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Eletrônica

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Informações de fundo

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Montagem de superfície de componentes eletrônicos

Electrónica é o estudo do fluxo de carga através de vários materiais e dispositivos, tais como semicondutores , resistores, indutores, capacitores, nano-estruturas e tubos a vácuo. Apesar de ser considerado um ramo teórico da física , a concepção e construção de circuitos electrónicos para resolver problemas práticos é uma técnica essencial para os campos de engenharia eletrônica e Engenharia da Computação. Esta ciência começa a cerca de 1908, com a invenção do Dr. Lee De Forest da válvula (triodo) Antes de 1950 esta ciência foi batizada de "Radio" ou "técnicas de rádio", porque essa era a sua principal aplicação.

O estudo de novos dispositivos semicondutores e tecnologia circundante é por vezes considerada um ramo da física . Este artigo concentra-se em engenharia aspectos da eletrônica.

Visão geral de sistemas eletrônicos e circuitos

Comercial digital voltímetro a verificação de um protótipo

Os sistemas eletrônicos são usados para executar uma ampla variedade de tarefas. Os principais usos de circuitos eletrônicos são:

  1. O controle e processamento de dados.
  2. A conversão de / para e de distribuição energia elétrica.

Ambas estas aplicações envolvem a criação e / ou detecção de campos eletromagnéticos e correntes elétricas. Enquanto energia elétrica tinha sido usado por algum tempo antes do final do século 19 para transmitir os dados sobre telegráficas e telefônicas linhas, o desenvolvimento em eletrônica cresceu exponencialmente após o advento do rádio .

Uma maneira de olhar para um sistema eletrônico é dividi-lo em três partes:

  • Entradas - Electronic ou mecânico sensores (ou transdutores). Estes dispositivos tomar sinais / informações de fontes externas no mundo físico (tal como antenas ou tecnologia redes) e converter esses sinais / informações em corrente / ou tensão digital de sinais (alta / baixa) dentro do sistema.
  • Processadores de sinal - Estes circuitos servir para manipular, interpretar e transformar sinais introduzidos de modo a torná-los úteis para a aplicação pretendida. Recentemente, o processamento de sinal complexo foi realizada com a utilização de Processadores de sinal digital.
  • Saídas - Atuadores ou outros dispositivos (como transdutores) que transformam sinais de corrente / tensão de volta em forma física útil (por exemplo, através da realização de uma tarefa física, como rotação de uma motor elétrico).

Por exemplo, uma televisão conjunto contém estas três partes. A entrada de televisão transforma um sinal de transmissão (recebido por uma antena ou alimentada através de um cabo) para um sinal de corrente / tensão, que pode ser usado pelo dispositivo. Circuitos de processamento de sinal no interior do extracto de informação a partir deste sinal de televisão que dita brilho, cor e som nível. Os dispositivos de saída, em seguida, converter essa informação de volta em forma física. A tubo de raios catódicos transforma sinais eletrônicos em uma visível imagem na tela. Impulsionado-Magnet alto-falantes converter sinais em som audível.

Dispositivos e componentes eletrônicos

Um componente eletrônico é qualquer entidade física em um sistema eletrônico cuja intenção é afetar os elétrons ou seus campos associados de uma forma desejada consistente com a função pretendida do sistema eletrônico. Os componentes são geralmente destinados a estar em contacto electromecânico mútuo, geralmente sendo soldadas a um placa de circuito impresso (PCB), para criar um circuito eletrônico com uma função particular (por exemplo, um amplificador, receptor de rádio, ou oscilador). Os componentes podem ser embalados individualmente ou em grupos mais ou menos complexas como circuitos integrados.

Tipos de circuitos

Circuitos analógicos

Hitachi J100 chassis conversor de freqüência.

Mais aparelhos eletrônicos analógicos, como rádio receptores, são construídos a partir de combinações de alguns tipos de circuitos básicos. Circuitos analógicos usam uma faixa contínua de tensão em oposição aos níveis discretos como em circuitos digitais. O número de diferentes circuitos analógicos até agora inventado é enorme, especialmente porque um "circuito" pode ser definida como qualquer coisa partir de um único componente, de sistemas contendo milhares de componentes.

Circuitos analógicos são chamados às vezes circuitos lineares embora muitos efeitos não lineares são utilizados em circuitos analógicos, tais como misturadores, moduladores, etc. Bons exemplos de circuitos analógicos incluem tubos de vácuo e amplificadores de transistor, amplificadores operacionais e osciladores.

Alguns circuitos analógicos estes dias podem recorrer a técnicas digitais ou até mesmo microprocessador para aperfeiçoar o desempenho básico do circuito. Este tipo de circuito é normalmente chamado de "sinais mistos".

Por vezes, pode ser difícil diferenciar entre circuitos analógicos e digitais, que têm elementos de operação linear e não-linear. Um exemplo é a comparação que leva numa gama de tensão contínua, mas coloca-se apenas um de dois níveis, como em um circuito digital. De modo semelhante, um amplificador de transistor distorção pode assumir as características de um controlada alternar tendo essencialmente dois níveis de produção.

Os circuitos digitais

Os circuitos digitais são circuitos elétricos com base em um número de níveis discretos de voltagem. Os circuitos digitais são a representação física mais comum da álgebra booleana e são a base de todos os computadores digitais. Para a maioria dos engenheiros, os termos "circuito digital", "sistema digital" e "lógicas" são permutáveis no âmbito de circuitos digitais. Na maioria dos casos o número de diferentes estados de um nó é dois, representado por dois níveis de tensão rotulado "Baixa" (0) e "alta" (1). Muitas vezes, "Low" será perto de zero volts e "High" será em um nível superior, dependendo da tensão de alimentação em uso.

Computadores , eletrônico relógios, e controladores lógicos programáveis (usados para controlar processos industriais) são construídos de circuitos digitais. Processadores de sinais digitais são outro exemplo.

Blocos de construção:

  • Portas lógicas
  • Adders
  • Multiplicadores binários
  • Chinelos
  • Contadores
  • Registos
  • Multiplexers
  • Disparadores de Schmitt

Dispositivos altamente integrados:

  • Microprocessadores
  • Microcontroladores
  • Application-specific integrated circuit (ASIC)
  • Processador de sinal digital (DSP)
  • Gate array campo programável (FPGA)

Circuitos de sinal misto

Circuitos de sinal misto refere-se a circuitos integrados (ICs) que têm ambos os circuitos analógicos e circuitos digitais combinados numa matriz de semicondutores ou na mesma placa de circuito. Circuitos de sinais mistos estão se tornando cada vez mais comum. Circuitos mistos são normalmente utilizados para controlar um dispositivo analógico usando lógica digital, por exemplo a velocidade de um motor. Conversores de analógico para digitais e conversores de digital para analógico são os exemplos principais. Outros exemplos são portões de transmissão e buffers.

A dissipação de calor e gerenciamento térmico

O calor gerado pelos circuitos eletrônicos deve ser dissipada para evitar a falência imediata e melhorar a confiabilidade a longo prazo. As técnicas para a dissipação de calor pode incluir dissipadores de calor e ventiladores para refrigeração de ar, e outras formas de computador de arrefecimento tal como refrigeração a água. Estas técnicas utilizam convecção, condução, & a radiação de energia calorífica.

Ruído

O ruído é associado a todos os circuitos eletrônicos. O ruído é definido como perturbações indesejáveis sobrepostas sobre um sinal útil que tendem a obscurecer o seu conteúdo de informação. O ruído não é o mesmo que a distorção do sinal provocada por um circuito.

Teoria eletrônica

Métodos matemáticos são essenciais para o estudo da eletrônica. Para se tornar proficientes em eletrônica também é necessário para se tornar proficientes em matemática da análise de circuitos.

Análise de circuitos é o estudo de métodos de resolução de sistemas geralmente lineares para variáveis desconhecidas, tais como a tensão numa determinada ou o nó actual embora um certo filial de uma rede. A ferramenta de análise comum para isso é o SPICE simulador de circuitos.

Também importante para a eletrônica é o estudo e compreensão de teoria do campo eletromagnético.

Equipamento de teste eletrônico

Equipamento de teste eletrônico é usado para criar sinais de estímulo e capture as respostas de eletrônico Dispositivos em teste (DUT). Deste modo, a operação adequada do DUT podem ser provada ou falhas no dispositivo pode ser rastreada e reparado.

Engenharia eletrônica prático e montagem requer o uso de muitos tipos diferentes de equipamento de teste eletrônico que variam do muito simples e barato (como uma luz de teste que consiste em apenas uma lâmpada e um cabo de teste) para extremamente complexo e sofisticado, tais como equipamentos de teste automático .

Desenho assistido por computador (CAD)

Engenheiros eletrônicos de hoje têm a capacidade de projeto circuitos usando blocos de construção pré-fabricado, como fontes de alimentação, os semicondutores (como o transistores), e circuitos integrados . Programas de software de automação de design eletrônico incluem programas de captura de esquemáticos e programas de design de placa de circuito impresso. Nomes populares do mundo do software EDA são NI Multisim, Cadence ( ORCAD), ?guia e PCB Schematic, Mentor (PCB PADS e LOGIC Schematic), Altium (Protel), LabCentre Eletrônicos (Proteus) e muitos outros.

Métodos de construção

Muitos métodos diferentes de elementos de ligação têm sido utilizados ao longo dos anos. Por exemplo, eletrônica início usado frequentemente ponto a ponto fiação com os componentes ligados a breadboards de madeira para a construção de circuitos. Construção e Cordwood wraps fio foram outros métodos utilizados. A maioria dos produtos eletrônicos modernos agora usar placas de circuito impresso (feitas de FR4), e altamente circuitos integrados . Saúde e ambientais preocupações associadas com a eletrônica de montagem ganharam maior atenção nos últimos anos, especialmente para os produtos destinados à União Europeia, com a sua Restrição de Substâncias Perigosas (RoHS) e Waste Electrical and Electronic Equipment directiva (REEE), que entrou em vigor em julho de 2006.

Indústria eletrônica

  • Líderes de vendas de semicondutores por ano

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