Elektronika

Elektronika is die studie van die vloei van ladings deur verskeie materiale en toestelle soos halfgeleiers, resistors, induktors, kapasitors, nanostrukture en vakuumbuise. Alle toepassings van elektronika behels die oordra van elektriese seine en/of inligting. Elektronika word beskou as 'n teoretiese vertakking van fisika, maar die ontwerp en konstruksie van elektroniese stroombane om praktiese probleme op te los is tegnieke in elektroniese- en rekenaaringenieurswese.

Die studie van halfgeleiertoestelle en verwante tegnologie word ook as 'n vertakking van fisika beskou. Hierdie artikel fokus op die ingenieursaspekte van elektronika. Ander belangrike onderwerpe ook van toepassing is elektroniese afval en beroepsgesondheidsaspekte met die vervaardiging van halfgeleiertoestelle.

Oorsig van elektroniese stelsels en -stroombane

Kommersiële digitale voltmeter wat gebruik word om 'n prototipe na te gaan

Elektroniese stelsels word gebruik om 'n wye verskeidenheid take te verrig. Die hoofgebruike van elektroniese stroombane sluit in:

1. Die beheer en verwerking van data.
2. Die omskakeling van/na en verspreiding van elektriese krag.

Beide hierdie toepassings behels die skep en/of bespeuring van elektromagnetiese velde en elektriese strome. Al is elektriese energie al vir 'n geruime tyd voor die laat 19^de eeu gebruik vir die versending van data oor telegraaf- en telefoonlyne, het die ontwikkeling van elektronika eers eksponensieël begin groei na die uitvinding van die radio.

Een benadering tot die studie van 'n elektroniese stelsel is om dit as volg in drie dele te verdeel:

• Toevoere – Elektroniese of meganiese sensore (of oorvormers). Hierdie toestelle neem seine/inligting vanaf 'n eksterne bron uit die fisiese wêreld en skakel hierdie seine/inligting om na elektriese strome/-spanning of digitale (hoë/lae) seine in die stelsel.

• Seinverwerking – Hierdie stroombane dien om die toevoerseine te manipuleer, te interpreteer en om te skakel om hulle sodoende nuttig te maak vir 'n verlangde toepassing. Onlangs is baie komplekse seinverwerking moontlik gemaak deur gebruik te maak van digitale seinverwerkers.

• Afvoere – Aandrywers of ander toestelle (soos omvormers) wat stroom-/spanningseine terug na 'n nuttige fisiese vorm omskakel (deur bv. 'n fisiese taak te verrig deur 'n motor te draai).

'n Televisiestel is 'n voorbeeld van 'n stelsel wat die drie dele bevat. Die televisie se toevoer bestaan uit 'n uitsending (wat deur 'n antenne ontvang word en deur 'n kabel na die stel gevoer word) wat na 'n stroom-/spanningsein omgeskakel word wat deur die toestel gebruik kan word. Seinverwerkingstroombane binne-in die televisie onttrek inligting vanuit die sein wat helderheid, kleur en klankvlakke bepaal. Afvoertoestelle skakel dan hierdie inligting weer om na 'n fisiese vorm. 'n Katodestraalbuis skakel elektroniese seine om na 'n beeld op die skerm. Magneetgedrewe luidsprekers skakel seine om na hoorbare klanke.

Elektroniese toestelle en komponente

Herstel van elektronika

'n Elektroniese komponent is enige fisiese eenheid in 'n elektroniese stelsel waarvan die doel is om die elektrone of hul betrokke velde te beïnvloed op 'n manier wat konsekwent is met die beoogde funksie van die elektroniese stelsel. Komponente word gewoonlik aan mekaar verbind deur dit op 'n gedrukte stroombaan vas te soldeer om 'n elektroniese stroombaan te skep met 'n spesifieke funksie (soos bv. 'n versterker, radio-ontvanger of ossilleerder). Komponente kan individueel of in minder of meer komplekse groepe as geïntegreerde stroombane verpak word.

Soorte stroombane

Analoë stroombane

Die meeste analoë elektroniese toestelle soos radio-ontvangers word saamgestel vanuit 'n kombinasie van 'n paar basiese stroombane. Analoë stroombane gebruik 'n kontinue reeks spannings in teenstelling met die diskrete spanningsvlakke wat in digitile stroombane aangetref word. Goeie voorbeelde van analoë stroombane sluit vakuumbuis- en transistorversterkers, operasionele versterkers en ossileerders in.

Sommige analoë stroombane kan digitale of selfs mikroverwerkertegnieke benut om hul basiese werkverrigting te verbeter. Hierdie soort stroombaan word dan gewoonlik ook 'n 'gemengde sein' stroombaan genoem. Daar bestaan heelwat stroombane waar die onderskeid tussen analoog en digitale verwerking nie so duidelik is nie omdat die stroombane elemente van beide bevat.

Boustene van analoë stroombane:

• Spervlaktransistors
• Veldeffektransistors
• Operasionele versterkers
• Weerstande
• Kapasitore
• Diodes

Digitale stroombane

Digitale stroombane is elektriese stroombane wat gebaseer word op 'n diskrete aantal spanningsvlakke. Digitale stroombane word dikwels gebruik om Boolse algebra fisies voor te stel en vorm die basis van alle digitale rekenaars. Baie ingenieurs gebruik die begrippe "digitale stroombaan", "digitale stelsel" en "logika" as sinonieme wanneer hulle oor digitale stroombane praat.

In die meeste gevalle word kan 'n nodus in 'n stelsel twee toestande voorstel, dikwels voorgestel deur twee spanningsvlakke wat "Laag" of "Hoog" genoem word. Dikwels sal "Laag" naby nul volt wees en "Hoog" by 'n hoër spanningsvlak wees wat afhang van die spanningsbron wat gebruik word.

Rekenaars, elektroniese horlosies en programeerbare logiese beheerders (wat gebruik word om nywerheidsprosesse te beheer) word gebou met digitale stroombane. Digitale Seinverwerkers is 'n ander voorbeeld.

Boustene van digitale stroombane:

• Logiese hekke
• Opteller
• Binêre vermenigvuldigers
• wipbaan (flip-flop)
• Tellers
• Registers
• Multipleksers
• Schmitt-snellers

Geïntegreerde toestelle:

• Mikroverwerkers
• Mikrobeheerders
• Toepassingspesifieke geïntegreerde stroombane
• Digitale seinverwerker
• Veldprogrameerbare hekrooster

Eksterne skakels

• Wikiwoordeboek het 'n inskrywing vir elektronika.