الکترونیک
الکترونیک (به انگلیسی: Electronics)، شاخه‌ای از علم و فناوری است که به مطالعه، طراحی و کاربرد جریان و کنترل الکترون‌ها در خلاء و مواد می‌پردازد. این رشته تلفیقی از فیزیک و مهندسی است و در زمینه‌های متعددی، از پردازش داده‌ها و ارتباطات راه دور گرفته تا کنترل صنعتی و وسایل الکترونیکی مصرفی، به‌کار گرفته می‌شود. در الکترونیک، برخلاف برق سنتی که به اجزای غیرفعالی مانند مقاومت و خازن توجه دارد، دستگاه‌های فعال برای کنترل و پردازش سیگنال‌ها نقش اصلی را ایفا می‌کنند.
اختراع الکترون در اواخر قرن نوزدهم و ساخت لامپ خلأ برای تقویت سیگنال‌ها، تحولی بزرگ در این زمینه ایجاد کرد. با پیشرفت‌ها در نیمه‌رساناها و به‌ویژه اختراع ترانزیستور و سپس ماسفت، دستگاه‌های الکترونیکی کوچکتر، کارآمدتر و با تولید انبوه در دسترس‌تر شدند. ماسفت به عنوان عنصر اصلی در بیشتر دستگاه‌های الکترونیکی امروزی به‌کار می‌رود و نقش کلیدی در انقلاب میکروالکترونیک و انقلاب دیجیتال داشته است.
مدارهای الکترونیکی و کاربردها
مدارهای الکترونیکی نقشی اساسی در کاربردهای مختلف دارند که شامل پردازش داده‌ها، تبدیل و توزیع توان الکتریکی، و اجرای عملیات خاص است. مدارها از اجزای فعال و غیرفعال تشکیل شده‌اند که به طور هماهنگ برای پردازش، تبدیل و انتقال سیگنال‌ها کار می‌کنند. معمولاً مدارهای الکترونیکی به سه بخش اصلی تقسیم می‌شوند:
- ورودی: حسگرها یا مبدل‌هایی که سیگنال‌ها را از محیط دریافت و آن‌ها را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند.
- پردازنده سیگنال: مداراتی که داده‌ها را پردازش و برای بخش‌های خروجی آماده می‌کنند.
- خروجی: تجهیزات فعال که سیگنال‌های پردازش‌شده را به صورت‌های فیزیکی مانند صدا یا نور نمایش می‌دهند.
برای مثال، یک تلویزیون دارای یک ورودی (آنتن)، یک پردازنده (برد سیگنال) و خروجی‌هایی مانند صفحه‌نمایش و بلندگو است.
تاریخچه قطعات الکترونیکی
اولین قطعات الکترونیکی مورد استفاده، لامپ‌های خلأ بودند که در اواخر قرن نوزدهم به کار رفتند. با گذشت زمان و توسعه نیمه‌رساناها، لامپ‌های خلأ به تدریج جای خود را به قطعات نیمه‌رسانا مانند ترانزیستور و دیود دادند. با پیشرفت فناوری، دستگاه‌های الکترونیکی کوچکتر و پیچیده‌تر شدند و امکان استفاده از چیپ‌های ریزپردازنده و سیستم‌های دیجیتالی در بسیاری از دستگاه‌های مدرن فراهم شد.
طراحی سیستم‌های الکترونیکی
طراحی سیستم‌های الکترونیکی شامل فرآیند پیچیده‌ای از آزمایش و توسعه است. از آنجایی که تئوری‌های پیچیده‌ای در این علم وجود دارد، آزمایش‌های آزمایشگاهی نقش مهمی در توسعه دستگاه‌های الکترونیکی دارند. امروزه، نرم‌افزارهایی مانند Multisim و PSpice برای شبیه‌سازی مدارها به کار می‌روند و انجام تست‌های مجازی را ممکن می‌کنند.
ریزکنترل‌گر و مدارهای آنالوگ و دیجیتال
ریزکنترل‌گرها و دیگر قطعات کوچک مانند ترانزیستورها، مقاومت‌ها و خازن‌ها در مدارهای الکترونیکی نقش کلیدی دارند. مدارهای الکترونیکی معمولاً به دو نوع آنالوگ و دیجیتال تقسیم می‌شوند:
- مدارهای آنالوگ با سطح ولتاژ پیوسته کار می‌کنند و معمولاً در تجهیزات صوتی و گیرنده‌های رادیویی استفاده می‌شوند.
- مدارهای دیجیتال، که شامل دستگاه‌هایی مانند میکروپروسسورها هستند، از سیگنال‌های گسسته استفاده کرده و برای پردازش‌های محاسباتی مناسب‌اند.
یک مدار الکترونیکی با ترکیب اجزای مختلف و با اتصال آن‌ها به یک منبع تغذیه جریان را در مدار ایجاد می‌کند. برای عملکرد صحیح مدار، پیوستگی در مدار ضروری است؛ هر نوع وقفه‌ای جریان را قطع کرده و از عملکرد صحیح جلوگیری می‌کند.