「電子工学」の版間の差分

{{出典の明記|date=2016-11-26}}

[[File:Arduino ftdi chip-1.jpg|thumb|right|250px|電子部品の[[表面実装]]]]

 

[[リー・ド・フォレスト]]が[[三極管]]を発明した1906年ごろ、電気工学から電子工学が派生した。

 

三極管は、[[電気信号]]を[[増幅]]可能な初の機械的でない[[能動素子]]である。この分野は1950年ごろまで[[無線工学]]とほぼ同義であり、無線[[送信機]]と[[受信機]]、それらに使用する[[真空管]]をはじめとする[[電子管]]についての設計や理論的研究が中心だった。

 

[[電子部品]]は、電子システム内で電子の振る舞いやそれに関わる力場に決まった形で影響を与え、システムが意図した機能を果たすようにするものである。電子部品は一般に何らかの[[配線部品]]（[[プリント基板]]に[[はんだ]]付けするなど）で相互接続され、[[増幅回路]]、[[発振回路]]、[[フィルタ回路]]など特定の機能を持った[[電子回路]]を構成する。電子部品は個別にパッケージングされる場合と、[[集積回路]]の形で複合的にパッケージングされる場合がある。よく見られる電子部品としては、[[コンデンサ]]、[[抵抗器]]、[[ダイオード]]、[[トランジスタ]]などがある。電子部品はトランジスタや[[サイリスタ]]などの[[能動素子]]と、抵抗器やコンデンサなどの[[受動素子]]に分類される。

 

電子機器・システムは次の部分に分けられる。

 

電子回路や装置は、アナログとデジタルに分類される。両者の橋渡しを担当する[[アナログ-デジタル変換回路]]と、[[デジタル-アナログ変換回路]]もある。

 

{{Main|アナログ回路}}

[[File:HitachiJ100A.jpg|right|thumb|250px|周波数可変[[インバータ]] J100（日立）]]

アナログ回路もデジタル回路も線型な素子と非線型な素子を使っているため、区別の難しい場合もある。例えば[[コンパレータ]]は連続的に変化する電圧を入力としながら、デジタル回路のような2つの電圧レベルのどちらかを出力する。

 

{{Main|デジタル回路}}

[[デジタル回路]]はいくつかの離散的な電圧レベルをとる電子回路である。デジタル回路は[[ブール論理]]を物理的に実装した最も一般的な形態であり、すべての[[デジタルコンピュータ]]の基盤である。ほとんどのデジタル回路は2つの電圧レベルをとり、"Low"(0) と "High"(1) として使用する。"Low" は0V付近ということが多く、"High" は電源電圧に依存して決まる。

* [[FPGA]] (Field-programmable gate array)

 

[[File:Low efficiency fins.png|right|thumb|250px|熱設計支援ソフトウェア (FloTherm) によるヒートシンクのシミュレーション]]

{{See also|ヒートシンク}}

電子回路は[[熱]]を発生するため、誤動作を防ぎ長期間の信頼性を確保するには放熱が重要となる。放熱技法としては[[ヒートシンク]]や[[送風機|ファン]]による空冷、[[CPUの冷却装置|コンピュータの放熱]]に見られる[[水冷]]などがある。放熱システムの設計にあたっては、[[対流]]、[[熱伝導]]、熱エネルギー[[放射]]などを利用する。

 

電子回路にはノイズが付き物である。この場合のノイズとは、電気信号に重なっている好ましくない変動で、電気信号の内容である情報を不明瞭にする傾向がある<ref>IEEE Dictionary of Electrical and Electronics Terms ISBN 978-0-471-42806-0</ref>。ノイズは回路に起因する信号の歪みとは異なる。ノイズは電磁気や熱によって発生し、回路の温度を低く保てば低減させることができる。その他のノイズとしては[[ショット雑音|ショットノイズ]]などがあるが、これは電子回路の物理特性の限界に起因するため、除去できない。

 

[[File:FreePCB screenshot.png|right|thumb|250px|プリント基板設計用EDAソフトの例（FreePCB）]]

{{Main|EDA (半導体)}}

今日のエレクトロニクス設計技師は、[[電源回路]]、[[半導体素子]]（[[トランジスタ]]など）、[[集積回路]]といった既存の要素を組み合わせて[[電子回路]]を[[回路設計|設計]]する。その際に使用する[[EDA (半導体)|EDA]]（電子設計自動化）ソフトウェアは、回路エディタ機能や[[プリント基板]]設計機能を備えている。

 

[[File:Cordwoodcircuit.agr.jpg|right|thumb|250px|コードウッド型配線]]

電子部品を相互接続するに当たっては、さまざまな技法が長年使われてきた。例えば、初期の電子システムでは部品を木製の板（[[ブレッドボード]]）に固定し、それらを[[空中配線]]することで回路を構成していた。他にもコードウッド型配線（図参照）や[[ワイヤラッピング]]などが古くから使われてきた。現在では[[FR4|ガラスエポキシ基板]]などの[[プリント基板]]が主流で、より安価な紙フェノール基板（黄色から茶色の色が特徴）も使われている。近年、電子機器の健康や環境への影響が懸念されるようになってきており、特に[[欧州連合]](EU)向けの電子機器については[[RoHS]]指令や[[WEEE指令]]が2006年7月に施行されている。

 

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