Inafasiriwa moja kwa moja kutoka kwa Wikipedia ya Kiingereza na Tafsiri ya Google

Electronics

Uso-mlima vipengele elektroniki

Electronics ni sayansi ya kudhibiti nishati umeme umeme, ambapo elektroni ina jukumu la msingi. Electoniki huhusika na nyaya za umeme zinazohusisha vipengele vya umeme (kama vile zilizopo utupu , transistors , diodes , nyaya zinazounganishwa , optoelectronics , na sensorer ), zinazohusiana na vifaa vya umeme, na teknolojia za kuunganisha. Kwa kawaida, vifaa vya umeme vyenye mzunguko unaohusisha hasa au pekee ya semiconductors hai inayoongezewa na vipengele vya siasa; mzunguko huo unaelezewa kama mzunguko wa umeme .

Sayansi ya umeme inaonekana kuwa tawi la fizikia na uhandisi wa umeme . [1] [2]

Tabia zisizo na nia ya vipengele vya kazi na uwezo wao wa kudhibiti mtiririko wa elektroni hufanya ongezeko la ishara dhaifu iwezekanavyo. Electronics hutumiwa sana katika usindikaji wa habari , mawasiliano ya simu , na usindikaji wa ishara . Uwezo wa vifaa vya elektroniki kufanya kama swichi hufanya usindikaji wa habari wa digital iwezekanavyo. Teknolojia za kuunganisha kama vile bodi za mzunguko , teknolojia ya ufungaji wa umeme, na aina nyingine za miundombinu ya mawasiliano kamili ya mzunguko wa kazi na kubadilisha vipengele vingi vyenye mchanganyiko katika mfumo wa kazi wa kawaida.

Vifaa vya umeme ni tofauti na sayansi na teknolojia ya umeme na umeme , ambayo inahusika na kizazi, usambazaji, kubadili, kuhifadhi, na uongofu wa nishati ya umeme na kutoka kwa fomu nyingine za nishati kwa kutumia waya , motors , generator , betri , switches , relays , transformers , resistors , na vipengele vingine vya passive . Tofauti hii ilianza karibu 1906 na uvumbuzi na Lee De Forest wa triode , ambayo ilifanya amplification umeme wa ishara dhaifu redio na ishara ya sauti inawezekana na kifaa non-mechanical. Hadi 1950 uwanja huu aliitwa "teknolojia ya redio ya" kwa sababu matumizi yake kuu ilikuwa kubuni na nadharia ya radio transmita , kupokea , na zilizopo utupu .

Leo, vifaa vya elektroniki vinatumia vipengele vya semiconductor kufanya udhibiti wa elektroni. Utafiti wa vifaa vya semiconductor na teknolojia kuhusiana ni kuchukuliwa tawi la fizikia imara-hali , wakati kubuni na ujenzi wa nyaya za elektroniki kutatua matatizo ya vitendo kuja chini ya uhandisi umeme . Makala hii inalenga katika mambo ya uhandisi ya umeme.

Yaliyomo

Matawi ya umeme

Electronics ina matawi kama ifuatavyo:

  1. Vifaa vya umeme
  2. Kompyuta ya analogue
  3. Microelectronics
  4. Undaji wa mzunguko
  5. Circuits jumuishi
  6. Optoelectronics
  7. Vifaa vya semiconductor
  8. Mifumo iliyochongwa

Vifaa vya umeme na vipengele

Mtaalamu wa teknolojia anafanya ukaguzi wa voltage kwenye kadi ya mzunguko wa nguvu katika chumba cha vifaa vya urambazaji hewa ndani ya carrier USS Abraham Lincoln (CVN 72) .

Sehemu ya umeme ni chombo chochote kimwili katika mfumo wa umeme kutumika kwa kuathiri elektroni au mashamba yao yanayohusiana kwa namna inayoendana na kazi inayotarajiwa ya mfumo wa umeme. Vipengele kwa ujumla vinapangwa kushikamana pamoja, kwa kawaida kwa kuingizwa kwenye bodi ya mzunguko iliyochapishwa (PCB), ili kuunda mzunguko wa umeme na kazi maalum (kwa mfano amplifier , receiver radio , au oscillator ). Vipengele vinaweza kuwa vifurushiwa peke yake, au katika makundi mengi kama mizunguko jumuishi . Vipengele vyenye vya umeme vya kawaida ni capacitors , inductors , resistors , diodes , transistors , nk. Vipengele mara nyingi huwekwa kama kazi (kwa mfano transistors na thyristors ) au passive (kwa mfano resistors, diodes, inductors and capacitors).

Historia ya vipengele vya umeme

Vipu vya utupu (valves ya Thermionic) zilikuwa kati ya vipengele vya elektroniki vya mwanzo. [3] Wao walikuwa karibu tu wajibu wa mapinduzi ya umeme ya nusu ya kwanza ya karne ya ishirini. [4] [5] Walichukua vifaa vya umeme kutoka kwenye mbinu za sanaa na kutupa redio, televisheni, phonografia, rada, simu ya umbali mrefu na mengi zaidi. Walicheza nafasi muhimu katika uwanja wa microwave na maambukizi ya juu ya nguvu pamoja na kupokea televisheni hadi katikati ya miaka ya 1980. [6] Tangu wakati huo, vifaa vya hali imara vimeondolewa kabisa. Vipu vya utupu bado hutumiwa katika baadhi ya maombi ya wataalam kama vile amplifiers ya nguvu ya juu ya nguvu , cathode ray zilizopo , vifaa vya redio za wataalam, amplifiers za gitaa na vifaa vingine vya microwave .

Mnamo Aprili 1955, IBM 608 ilikuwa bidhaa ya IBM ya kwanza ya kutumia mzunguko wa transistor bila mizizi yoyote ya utupu na inaaminika kuwa ni calculator ya kwanza ya transistorized inayozalishwa kwa soko la kibiashara. [7] [8] Ya 608 ilikuwa na zaidi ya 3,000 transistors germanium . Thomas J. Watson Jr. aliamuru bidhaa zote za IBM zijazo kutumia transistors katika kubuni zao. Kutoka wakati huo kwa wasafiri walikuwa karibu pekee kutumika kwa mantiki ya kompyuta na pembeni.

Aina ya nyaya

Circuits na vipengele vinaweza kugawanywa katika makundi mawili: analog na digital. Kifaa fulani kinaweza kuwa na circuitry ambayo ina moja au nyingine au mchanganyiko wa aina mbili.

Ratiba za Analog

Hitachi J100 kubadilishwa kwa mzunguko wa gari chassi

Vyombo vya umeme vya analog nyingi, kama vile kupokea redio , hujengwa kutokana na mchanganyiko wa aina chache za nyaya za msingi. Viwanja vya analog hutumia aina mbalimbali ya voltage au ya sasa kinyume na viwango vya nje kama kwenye nyaya za digital.

Idadi ya mzunguko wa analog tofauti hadi sasa imetengenezwa ni kubwa, hasa kwa sababu 'mzunguko' unaweza kuelezwa kama chochote kutoka sehemu moja, kwa mifumo iliyo na maelfu ya vipengele.

Circuits za analog wakati mwingine huitwa circuits linalokuwa na jitihada nyingi zisizo za kawaida hutumiwa katika vituo vya analogo kama vile mixers, modulators, nk. Vizuri vyeo vya nyaya za analog hujumuisha tube ya utupu na amplifiers ya transistor, amplifiers ya operesheni na oscillators.

Moja mara chache hupata nyaya za kisasa ambazo ni analog kabisa. Siku hizi za mzunguko wa analog zinaweza kutumia mbinu za digital au hata microprocessor ili kuboresha utendaji. Aina hii ya mzunguko huitwa "signal mchanganyiko" badala ya analog au digital.

Wakati mwingine inaweza kuwa vigumu kutofautisha kati ya nyaya za analogi na za digital kwa vile zina vipengele vya operesheni ya mstari na isiyo ya mstari. Mfano ni comparator ambayo inachukua katika aina mbalimbali ya voltage lakini tu matokeo moja ya ngazi mbili kama katika mzunguko digital. Vile vile, overdriven transistor amplifier inaweza kuchukua juu ya tabia ya kudhibitiwa kubadili kuwa kimsingi ngazi mbili za mazao. Kwa kweli, nyaya nyingi za digital zinawekwa kutekelezwa kama tofauti za mzunguko wa analog sawa na mfano huu-baada ya yote, vipengele vyote vya ulimwengu wa kweli kimwili ni msingi wa analog, hivyo madhara ya digital yanapatikana tu kwa kuzuia tabia ya analog.

Duru za Digital

Duru za digital ni nyaya za umeme kulingana na idadi kadhaa za viwango vya voltage. Duru za digital ni uwakilishi wa kawaida wa kimwili wa algebra ya Boolean , na ni msingi wa kompyuta zote za digital. Kwa wahandisi wengi, maneno "mzunguko wa digital", "mfumo wa digital" na "mantiki" yanaweza kuingiliana katika mazingira ya nyaya za digital. Mzunguko wengi wa digital hutumia mfumo wa binary na ngazi mbili za voltage zilizoitwa "0" na "1". Mara nyingi mantiki "0" itakuwa voltage ya chini na inajulikana kama "Chini" wakati mantiki "1" inajulikana kama "Juu". Hata hivyo, mifumo mingine inatumia ufafanuzi wa reverse ("0" ni "Juu") au iko sasa. Mara nyingi mtengenezaji wa mantiki anaweza kubadili ufafanuzi huu kutoka kwa mzunguko mmoja hadi wa pili kama anavyofaa ili kuwezesha muundo wake. Ufafanuzi wa viwango kama "0" au "1" ni kiholela.

Ternary (pamoja na mataifa matatu) mantiki imekuwa alisoma, na baadhi ya kompyuta mfano kufanywa.

Kompyuta , saa za elektroniki, na watawala wa mantiki (yenye kutumika kudhibiti michakato ya viwanda) hujengwa kwa nyaya za digital . Wasindikaji wa signal digital ni mfano mwingine.

Vikwazo vya ujenzi:

  • Malango ya mantiki
  • Wongeza
  • Flip-flops
  • Vipengele
  • Registers
  • Multiplexers
  • Schmitt husababisha

Vifaa vilivyounganishwa sana:

  • Microprocessors
  • Watawala wa Microcontrollers
  • Mzunguko maalum wa maombi (ASIC)
  • Programu ya ishara ya digital (DSP)
  • Fungu la lango la kupangwa kwa shamba (FPGA)

Uharibifu wa joto na usimamizi wa joto

Joto linalotokana na mzunguko wa umeme linapaswa kufutwa ili kuzuia kushindwa haraka na kuboresha kuegemea kwa muda mrefu. Ukosefu wa joto hupatikana kwa uendeshaji wa msimamo / convection. Ina maana kufikia usambazaji mkubwa ni pamoja na kuzama kwa joto na mashabiki kwa ajili ya baridi ya hewa, na aina nyingine za baridi ya baridi kama vile baridi ya maji . Mbinu hizi hutumia convection , conduction , na mionzi ya nishati ya joto.

Sauti

Kelele ya umeme inafafanuliwa [9] kama tatizo zisizohitajika zilizopigwa kwa ishara muhimu ambayo huwa inaficha maudhui yake ya habari. Sauti haifanana na upotofu wa signal unaosababishwa na mzunguko. Sauti inahusishwa na nyaya zote za elektroniki. Sauti inaweza kuwa electromagnetically au thermally yanayotokana, ambayo inaweza kupungua kwa kupunguza joto ya uendeshaji wa mzunguko. Aina nyingine ya kelele, kama vile kelele ya risasi haiwezi kuondolewa kwa sababu ya mapungufu katika mali za kimwili.

Nadharia ya kielektroniki

Mbinu za hisabati ni muhimu kwa utafiti wa umeme. Ili kuwa na ujuzi katika umeme pia ni muhimu kuwa na ujuzi katika hisabati ya uchambuzi wa mzunguko.

Uchunguzi wa mzunguko ni utafiti wa mbinu za kutatua mifumo ya mstari wa kawaida kwa vigezo haijulikani kama vile voltage kwenye node fulani au sasa kupitia tawi fulani la mtandao . Chombo cha kawaida cha uchambuzi kwa hii ni simulator ya mzunguko wa SPICE .

Pia muhimu kwa umeme ni utafiti na ufahamu wa nadharia shamba shamba .

Maabara ya kielektroniki

Kutokana na hali tata ya nadharia ya umeme, majaribio ya maabara ni sehemu muhimu ya maendeleo ya vifaa vya umeme. Majaribio haya hutumiwa kupima au kuthibitisha kubuni wa mhandisi na kuchunguza makosa. Kwa kihistoria, maabara ya umeme yanajumuisha vifaa vya vifaa vya umeme na vifaa vilivyo katika nafasi ya kimwili, ingawa katika miaka ya hivi karibuni mwelekeo umekuwa kwenye programu ya simulation ya maabara ya umeme, kama CircuitLogix , Multisim , na PSpice .

Kifaa cha kuungwa mkono na kompyuta (CAD)

Wahandisi wa umeme wa leo wana uwezo wa kutengeneza vituo vya jengo kama vile vifaa vya nguvu , semiconductors (yaani vifaa vya semiconductor, kama vile transistors ), na nyaya zinazounganishwa . Mipango ya programu ya automatisering design ya elektroniki inajumuisha mipango ya kukamata mipango na mipango ya kubuni mzunguko wa bodi . Majina maarufu katika ulimwengu wa programu ya EDA ni NI Multisim, Cadence ( ORCAD ), EAGLE PCB na Schematic, Mentor (PADS PCB na LOGIC Schematic), Altium (Protel), LabCentre Electronics (Proteus), GEDA, KiCad na wengine wengi.

Mbinu za ujenzi

Mbinu nyingi za kuunganisha vipengele zimetumika zaidi ya miaka. Kwa mfano, umeme wa mapema mara nyingi hutumikia hatua kwa wiring ya uhakika na vipengele vilivyowekwa kwenye mbao za mbao ili kujenga nyaya. Ujenzi wa Cordwood na ukingo wa waya walikuwa mbinu nyingine zilizotumika. Sanaa za kisasa za kisasa za sasa zinatumia mbao za mzunguko zilizotengenezwa kwa vifaa kama vile FR4 , au kwa gharama nafuu (na chini ya ngumu) Synthetic Resin Bonded Paper ( SRBP , pia inajulikana kama Paxoline / Paxolin (alama za biashara) na FR2) - inayojulikana na rangi ya kahawia. Masuala ya afya na mazingira yanayohusiana na mkutano wa umeme yameongezeka zaidi katika miaka ya hivi karibuni, hasa kwa bidhaa zilizotengwa na Umoja wa Ulaya, na Udhibiti wa Maagizo ya Dutu ya Madhara (RoHS) na Uelekezi wa Vifaa vya Umeme na Umeme (WEEE), ambao ulianza kutumika Julai 2006.

Angalia pia

  • Maelezo ya umeme
  • Atomtronics
  • Vifaa vya uhandisi
  • Utangazaji wa uhandisi
  • Uhandisi wa kompyuta
  • Uhandisi wa umeme
  • Teknolojia ya uhandisi wa vifaa
  • Vifaa vya umeme
  • Orodha ya makala za umeme
  • Orodha ya vifaa vya mitambo, umeme na vifaa vya umeme vinavyotokana na mapato
  • Magari ya umeme
  • Nguvu za umeme
  • Robotiki

Marejeleo

  1. ^ "Electronics, Encyclopædia Britannica" . Encyclopædia Britannica. September 2016.
  2. ^ "Electronics definition, Oxford Dictionary" . Oxford University Press. February 2017.
  3. ^ Guarnieri, M. (2012). "The age of vacuum tubes: Early devices and the rise of radio communications". IEEE Ind. Electron. M . 6 (1): 41–43. doi : 10.1109/MIE.2012.2182822 .
  4. ^ Guarnieri, M. (2012). "The age of vacuum tubes: the conquest of analog communications". IEEE Ind. Electron. M . 6 (2): 52–54. doi : 10.1109/MIE.2012.2193274 .
  5. ^ Guarnieri, M. (2012). "The age of Vacuum Tubes: Merging with Digital Computing". IEEE Ind. Electron. M . 6 (3): 52–55. doi : 10.1109/MIE.2012.2207830 .
  6. ^ Sōgo Okamura (1994). History of Electron Tubes . IOS Press. p. 5. ISBN 978-90-5199-145-1 . Retrieved 5 December 2012 .
  7. ^ Bashe, Charles J.; et al. (1986). IBM's Early Computers . MIT. p. 386.
  8. ^ Pugh, Emerson W.; Johnson, Lyle R.; Palmer, John H. (1991). IBM's 360 and early 370 systems . MIT Press. p. 34. ISBN 0-262-16123-0 .
  9. ^ IEEE Dictionary of Electrical and Electronics Terms ISBN 978-0-471-42806-0

Kusoma zaidi

Viungo vya nje