PCBブログ - 基板エレクトロニクス

エレクトロニクスは物理学の分岐であり、エレクトロニクス、電子デバイス、電子回路、その他のテーマを専門に研究している。「能動デバイス」と関連する「受動デバイス」などの電子部品形成回路の相互接続技術を利用している。

基板電子

エレクトロニクスは物理学の分岐であり、エレクトロニクス、電子デバイス、電子回路、その他のテーマを専門に研究している。これは、真空管、ダイオード、トランジスタ、集積回路などの「能動デバイス」と関連する「受動デバイス」を用いて回路の相互接続技術を構築する。

能動デバイスの非線形特性及びその電子流を制御する能力は微弱信号を増幅することができ、回路基板電子デバイスを情報処理、通信及び信号処理に広く応用することができる。電子機器のスイッチング特性は、デジタル信号の処理を可能にする。回路基板や電子パッケージなどの相互接続技術、およびさまざまな形式の通信インフラコンポーネントは、回路機能を改善し、接続されたコンポーネントを機能システムにする。

回路基板エレクトロニクスは電気と電気機械科学技術とは異なる。電気科学と技術は電気エネルギーの発生、分配、切り替え、記憶と変換に関する学科であり、電線、電機、発電機、電池、スイッチ、リレー、変圧器、抵抗器及びその他の受動装置を通じてその他の形式のエネルギーを電気エネルギーに変換する。

1897年、ジョセフ・トムソンは電子の存在を発見した。これが電子の起源である。初期の電子デバイスは真空管を用いて電子流を制御していたが、コストが高く、体積が大きいなどの欠点があった。現在、多くの電子デバイスは半導体デバイスを用いて電子デバイスを制御している。真空管には、高出力無線周波増幅器、陰極線管、専門オーディオ機器、マイクロ波機器における多空洞マグネトロンなど、いくつかの特殊な用途があります。

半導体デバイスの研究と関連技術は固体物理学の分岐点であるが、実際の問題を解決するために電子回路を設計し構築することは電子工学の範疇である。

回路は大きく分けて2種類に分けることができます：アナログ回路とデジタル回路。前者の電圧と電流信号は連続関数形式のアナログ信号であり、デジタル回路の信号は離散的なデジタル信号であり、多くは0と1で表される。しかし、多くの回路はアナログ回路とデジタル回路を含む。

アナログ回路

アナログ回路における電圧または電流は、連続関数形式のアナログ信号である。線形回路と非線形回路に分けることができます。

アナログ回路では、抵抗器、コンデンサ、インダクタンス素子、変圧器の電流と電圧信号は線形関係にある。この要素は線形要素と呼ばれています。線形素子のみからなる回路を線形回路と呼ぶ。線形回路は分析しやすい。

電流信号及び電圧信号が線形でない部品は、ミキサ、変調器、真空管、トランジスタ増幅器、演算増幅器及び発振器などの非線形部品と呼ばれる。回路に非線形素子があると、解析するのは難しい。電圧と電流が動作点と呼ばれる値に近い場合は、解析と計算を簡略化するために、小信号モデルを使用して線形成分を持つ非線形成分をシミュレートすることができます。

アナログ回路の素子は、能動素子と受動素子に分けることもできる。能動素子はトランジスタ、真空管、オペアンプなどの非線形素子に属している。多くのアナログ回路の特性は能動素子の特性によって生成される。

現在のデバイスには純粋なアナログ回路が少なく、多くのアナログ回路がデジタルやマイクロプロセッサ技術と結合して性能を向上させています。このタイプの回路は、「ハイブリッド信号」回路に分類することもできる。アナログ回路とデジタル回路の区別が難しい回路もあります。たとえば、コンパレータの入力はアナログ信号ですが、出力はデジタル信号である2つのレベルしかありません。

ディジタル回路

デジタル回路にはいくつかの異なる電圧レベルがあり、通常はブール代数を実現するために使用され、すべてのデジタルコンピュータの基礎となっています。エンジニアにとって、デジタル回路を議論する際に、「デジタル回路」、「デジタルシステム」、または「論理」は通常交換可能である。

回路解析は、回路を未知の多くのシステムに変換するプロセスである。回路中の物理量、例えばノードの電圧や経路の電流は、システム中で未知数となり、その後、システムをどのように解くかを研究する。このシステムは線形であっても非線形であってもよい。SPICE回路シミュレータは一般的な回路解析ツールです。

現代のエレクトロニクスエンジニアは、電源、トランジスタなどの半導体コンポーネント、および集積回路を含む、あらかじめ定義されたモジュールを使用して回路設計を行うことができる。電子設計自動化ソフトウェアには、回路図作成ソフトウェアとプリント基板設計ソフトウェアが含まれる。一般的な電子設計自動化ソフトウェアには、NI Multisim、Cadence（OrCAD）、Pads、Altium Designer（Protel）などがあります。

電子部品とは、電子システムに使用される部品を指し、電子システムが必要とする方法で電子またはその関連する電界または磁界に影響を与えることができる。電子部品は通常、接続可能に設計されている。それらの多くはプリント基板（PCB）に溶接により固定され、最終的にアンプ、ラジオ受信機、発振器などの特定の機能を持つ回路を形成する。電子部品は、別個のパッケージまたは集積回路などの複雑な要素を有する別個の別個のものであってもよい。一般的な電子部品には、キャパシタ、インダクタ、抵抗器、ダイオード、トランジスタなどが含まれます。電子部品は、一般的には、トランジスタやサイリスタなどの能動素子と、キャパシタ、抵抗器、インダクタンス素子などの受動素子に分けられます。

回路基板エレクトロニクスの研究において、数学的方法は不可欠である。電子工学に精通したいなら、回路解析に関連する数学と電磁気学理論に精通する必要があります。