Elektronik

Elektronik, elektron akışının nasıl kontrol edileceğini inceleyen bir bilim dalıdır. Elektrik akışını kontrol eden bileşenlerden oluşan devrelerle ilgilenir. Elektronik, fizik ve elektrik mühendisliğinin bir parçasıdır.

Transistörler ve röleler gibi elektrikli bileşenler anahtar görevi görebilir. Bu, bilgiyi işlemek ve uzun mesafelere iletmek için elektrik devrelerini kullanmamızı sağlar. Devreler ayrıca zayıf bir sinyali (fısıltı gibi) alabilir ve onu yükseltebilir (daha yüksek hale getirebilir).

Çoğu elektronik sistem iki kategoriye ayrılır:

Bilginin işlenmesi ve dağıtılması. Bunlara iletişim sistemleri denir.
Enerji dönüşümü ve dağıtımı. Bunlara kontrol sistemleri denir.

Elektronik bir sisteme bakmanın bir yolu da onu üç bölüme ayırmaktır:

Girişler - Fiziksel dünyadan (sıcaklık, basınç vb. şeklinde) sinyaller alan ve bunları elektrik akımı ve voltaj sinyallerine dönüştüren elektrikli veya mekanik sensörler.
Sinyal işleme devreleri - Bunlar, sinyallerde bulunan bilgileri işlemek, yorumlamak ve dönüştürmek için birbirine bağlanan elektronik bileşenlerden oluşur.
Çıkışlar - Akım ve gerilim sinyallerini tekrar insan tarafından okunabilir bilgilere dönüştüren aktüatörler veya diğer cihazlar.

Örneğin bir televizyon setinin girişi bir antenden ya da kablolu televizyon için bir kablodan alınan yayın sinyalidir.

Televizyon setinin içindeki sinyal işleme devreleri, televizyon setinin çıkış aygıtlarını kontrol etmek için alınan sinyalde bulunan parlaklık, renk ve ses bilgilerini kullanır. Ekran çıkış aygıtı bir katot ışınlı tüp (CRT) veya bir plazma veya sıvı kristal ekran olabilir. Ses çıkış aygıtı manyetik tahrikli bir ses hoparlörü olabilir. Ekran çıkış cihazları sinyal işleme devrelerinin parlaklık ve renk bilgilerini bir ekranda görüntülenen görünür görüntüye dönüştürür. Ses çıkış cihazı, işlenen ses bilgisini dinleyiciler tarafından duyulabilecek seslere dönüştürür.

Bir devrenin/ağın analizi, girişin ve sinyal işleme devresinin bilinmesini ve çıkışın bulunmasını içerir. Giriş ve çıkışın bilinmesi ve sinyal işleme kısmının bulunması veya tasarlanması sentez olarak adlandırılır.

Baskılı devre kartı.

Tarih

Miletoslu Thales'in kürkü kehribara sürtmenin birbirlerini çekmelerine neden olduğunu keşfetmesiyle, insanlar M.Ö. 600'lü yılların başlarında elektrikle ilgili deneyler yapmaya başladılar.

1900'lerden itibaren cihazlar, elektrik akışını kontrol etmek için cam veya metal vakum tüpleri kullandı. Bu bileşenlerle düşük güçlü bir voltaj başka bir voltajı değiştirmek için kullanılabilir. Bu, radyoda devrim yarattı ve diğer icatlara olanak sağladı.

1960'larda ve 1970'lerin başında transistörler ve yarı iletkenler vakum tüplerinin yerini almaya başladı. Transistörler vakum tüplerinden çok daha küçük yapılabiliyor ve daha az enerji kullanarak çalışabiliyorlardı.

Yaklaşık aynı zamanlarda entegre devreler (çok ince silikon dilimleri üzerine yerleştirilmiş çok sayıda çok küçük transistöre sahip devreler) yaygın olarak kullanılmaya başlandı. Entegre devreler, elektronik ürünler yapmak için gereken parça sayısını azaltmayı mümkün kıldı ve ürünleri genel olarak çok daha ucuz hale getirdi.

Analog devreler

Analog devreler, çeşitli genliklere sahip sinyaller için kullanılır. Genel olarak, analog devreler sinyallerin genliğini ölçer veya kontrol eder. Elektroniğin ilk günlerinde, tüm elektronik cihazlar analog devreler kullanıyordu. Analog devrenin frekansı genellikle analog sinyal işlemede ölçülür veya kontrol edilir. Daha fazla dijital devre yapılsa bile, dünya ve insanlar analog yollarla çalıştığı için analog devreler her zaman gerekli olacaktır.

Darbe devreleri

Darbe devreleri, hızlı enerji darbeleri gerektiren sinyaller için kullanılır. Örneğin, uçak ve yer radar ekipmanları, radar vericilerinden yüksek güçlü radyo enerjisi patlamaları oluşturmak ve göndermek için darbe devreleri kullanarak çalışır. Özel antenler (şekillerinden dolayı "hüzme" ya da "çanak" antenler olarak adlandırılırlar) yüksek güçlü patlamaları hüzme ya da çanak antenin doğrultulduğu yöne göndermek ("iletmek") için kullanılır.

Radar göndericisinin radyo enerjisi darbeleri ya da patlamaları sert ve metalik nesnelere çarpar ve geri seker ("yansır"). Sert nesneler binalar, tepeler ve dağlar gibi şeylerdir. Metalik nesneler, uçaklar, köprüler ve hatta uydular gibi uzaydaki nesneler gibi metalden yapılmış her şeydir. Yansıyan radar enerjisi, hem darbe hem de sayısal devreleri birlikte kullanan radar darbe alıcıları tarafından algılanır. Radar darbe alıcılarındaki darbe ve sayısal devreler, radar göndericisinin yüksek güçlü darbelerini yansıtan nesnelerin konumunu ve uzaklığını göstermek için kullanılır.

Bir radar göndericisi tarafından gönderilen hızlı radar enerjisi darbelerinin ne sıklıkta gönderildiği (göndericinin "darbe zamanlaması" olarak adlandırılır) ve yansıyan darbe enerjisinin radar alıcısına geri gelmesinin ne kadar sürdüğü kontrol edilerek, yalnızca nesnelerin nerede olduğu değil, aynı zamanda ne kadar uzakta oldukları da anlaşılabilir. Bir radar alıcısındaki dijital devreler, enerji darbeleri arasındaki zaman aralığını bilerek bir nesneye olan mesafeyi hesaplar. Radar alıcısının dijital devreleri, bir nesnenin yansıyan enerjisinin radar alıcısı tarafından algılanması için darbeler arasında ne kadar süre geçmesi gerektiğini sayar. Radar darbeleri yaklaşık olarak ışık hızında gönderilip alındığından, bir nesneye olan mesafe kolayca hesaplanabilir. Bu işlem sayısal devrelerde ışık hızı ile bir nesneden yansıyan radar enerjisini almak için geçen süre çarpılarak yapılır.

Darbeler arasındaki süre (genellikle "darbe hızı süresi" veya PRT olarak adlandırılır) bir nesnenin ne kadar uzakta tespit edilebileceğinin sınırını belirler. Bu mesafeye bir radar göndericisi ve alıcısının "menzili" denir. Radar göndericileri ve alıcıları, uzaktaki nesnelere olan mesafeyi bulmak için uzun PRT'ler kullanırlar. Uzun PRT'ler, örneğin Ay'a olan mesafeyi doğru bir şekilde belirlemeyi mümkün kılar. Hızlı PRT'ler denizdeki gemiler, yüksekten uçan uçaklar gibi çok daha yakın nesneleri tespit etmek veya otoyollarda hızla hareket eden otomobillerin hızını belirlemek için kullanılır.

Dijital devreler

Dijital devreler, genellikle açık ve kapalı arasında bir seviyede çalışmak yerine sadece açılıp kapanan sinyaller için kullanılır. Dijital devrelerdeki aktif bileşenler tipik olarak açıkken bir sinyal seviyesine ve kapalıyken başka bir sinyal seviyesine sahiptir. Genel olarak, dijital devrelerde bir bileşen sadece açılır ve kapanır.

Bilgisayarlar ve elektronik saatler, çoğunlukla dijital devrelerden oluşan elektronik cihazlara örnektir.

Temel bloklar:

Mantık kapıları
Parmak arası terlikler
Sayaçlar

Karmaşık cihazlar:

Dijital bir devre olan yarım toplayıcının şeması

İlgili sayfalar

Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü
Elektrik

Sorular ve Yanıtlar

S: Elektronik nedir?

C: Elektronik, elektriğin (elektronların akışı) ve bunun bilgisayar gibi şeyler inşa etmek için nasıl kullanılacağının incelenmesidir. Yararlı şeyler yapmak için bileşenler ve bağlantı kabloları ile yapılan devreleri kullanır.

S: Elektroniğin temelinde hangi bilim yatar?

C: Elektroniğin arkasındaki bilim, fizik çalışmalarından gelir ve elektrik mühendisliği alanı aracılığıyla gerçek hayattaki yollarla uygulanır.

S: Elektronik bileşenlerin bazı örnekleri nelerdir?

C: Elektronik bileşenlere örnek olarak transistörler, sigortalar, devre kesiciler, piller, motorlar, transformatörler, LED'ler ve ampuller verilebilir.

S: Bir elektronik sistem nasıl parçalara ayrılabilir?

C: Bir elektronik sistem üç parçaya ayrılabilir - girişler, sinyal işleme devreleri ve çıkışlar. Girişler, fiziksel dünyadan sinyalleri alan ve bunları elektrik akımı ve voltaj sinyallerine dönüştüren elektrikli veya mekanik sensörlerdir. Sinyal işleme devreleri, sinyallerde bulunan bilgileri işlemek, yorumlamak ve dönüştürmek için birbirine bağlanan elektronik bileşenlerden oluşur. Çıkışlar, akım ve voltaj sinyallerini tekrar insan tarafından okunabilir bilgiye dönüştüren aktüatörler veya diğer cihazlardır.

S: Bir televizyon seti nasıl çalışır?

C: Bir televizyon setinin girişi bir antenden veya kablolu televizyon için kablodan alınan bir yayın sinyalidir. Televizyon setinin içindeki sinyal işleme devreleri, alınan sinyalde bulunan parlaklık, renk ve ses bilgilerini, ekran çıkış cihazı için katot ışın tüpü (CRT), plazma veya sıvı kristal ekran; ses çıkış cihazı için manyetik olarak tahrik edilen ses hoparlörü gibi çıkış cihazlarını kontrol etmek için kullanır ve bu sinyalleri sırasıyla bir ekranda görüntülenen görünür görüntülere veya dinleyiciler tarafından duyulan seslere dönüştürür.

S: Bir devrenin/ağın analizi nedir?

C: Bir devrenin/ağın analizi, çıktısının ne olacağını bulmak için hem girişini hem de sinyal işleme devresini bilmeyi içerir.

S: Elektronik söz konusu olduğunda sentez nedir?

C: Sentez, hem girişi hem de çıkışı bilmeyi ve ardından hepsinin birlikte düzgün çalışması için ne tür bir sinyal işleme parçasına ihtiyaç duyulacağını bulmayı veya tasarlamayı içerir.