電子回路

Jan 21 2008
電子回路にはさまざまな構成があります。さまざまな種類の電子回路と集積回路のいくつかについて学びます。

チップという用語を聞いたことがあるかもしれませんが特にコンピュータハードウェアの話題が出てきたときはそうです。チップはシリコンの小さな断片で、通常は約1センチ四方です。チップは、単一のトランジスタ(電気信号を増幅するか、コンピュータアプリケーションでオン/オフスイッチとして機能するシリコン片)の場合があります。また、相互接続された多くのトランジスタで構成される集積回路にすることもできます。チップは、パッケージと呼ばれる密閉されたプラスチックまたはセラミックの筐体にカプセル化されています。パッケージ全体をチップと呼ぶこともありますが、実際にはチップはパッケージ内にあります。

集積回路には、モノリシックハイブリッドの2つの基本的なタイプがあります。モノリシックICには、単一のシリコンチップ上の回路全体が含まれます。それらは、コンピュータマイクロプロセッサチップ上のほんの数個のトランジスタから数百万個のトランジスタまで、複雑さの範囲に及ぶ可能性があります。ハイブリッドICは、複数のチップが1つのパッケージに収められた回路を備えています。ハイブリッドICのチップは、トランジスタ、抵抗、コンデンサ、モノリシックICチップの組み合わせである場合があります。

プリント回路基板、またはPCBは、電子回路を一緒に保持します。コンポーネントが取り付けられた完成したPCBは、プリント回路基板アセンブリ、またはPCBAです。多層PCBには、最大10個のPCBが積み重ねられている場合があります。ビアと呼ばれる穴を通過する電気めっきされた銅導体は、個々のPCBを接続し、3次元の電子回路を形成します。

電子回路で最も重要な要素はトランジスタです。ダイオードは、一方向にのみ電流を流すためのバルブとして機能するシリコンの小さなチップです。他の電子部品は、抵抗器コンデンサなどの受動素子です。抵抗器は電流に対して指定された量の抵抗を提供し、コンデンサーは電荷を蓄積します。 3番目の基本的な受動回路要素はインダクタであり、磁場の形でエネルギーを蓄積します。マイクロエレクトロニクス回路がインダクタを使用することはめったにありませんが、大電力回路では一般的です。

ほとんどの回路は、コンピューター支援設計プログラム(CAD)を使用して設計されています。デジタルコンピュータで使用される回路の多くは非常に複雑で、何百万ものトランジスタを使用するため、CADがそれらを設計する唯一の実用的な方法です。回路設計者は、回路の機能に関する一般的な仕様から始め、CADプログラムは相互接続の複雑なパターンをレイアウトします。

PCBまたはICチップ上の金属相互接続パターンのエッチングでは、耐エッチング性のマスキング層を使用して回路パターンを定義します。露出した金属はエッチングで除去され、コンポーネント間に金属を接続するパターンが残ります。

電子回路にACが使われているのはなぜですか?

電子回路では、距離と電流が非常に小さいのに、なぜACを使用するのですか?まず第一に、これらの回路の電流と電圧は絶えず変化する現象を表しているため、電気的表現、つまりアナログも絶えず変化しています。第二の理由は、ある無線波(によって使用されるもののようなテレビ電子レンジ携帯電話は)高周波AC信号です。あらゆる種類の無線通信に使用される周波数は、無線の初期のキロヘルツ(kHz)範囲から、今日のメガヘルツ(MHz)およびギガヘルツ(GHz)範囲まで、長年にわたって着実に進歩しています。

電子回路はDCを使用して、電子システムのトランジスタやその他のコンポーネントに電力を供給します。整流回路は、ACライン電圧からDCへのAC電力に変換します。

IC革命:マイクロエレクトロニクス

電子回路の初期には、真空管やトランジスタなどのコンポーネントは、金属製のシャーシまたはプリント回路基板に取り付けられた個々のデバイスでした。その後、1959年に、テキサスインスツルメンツのジャックキルビーとフェアチャイルドセミコンダクターのロバートノイス(独立して働いていた)の2人の研究者が、最初の集積回路を開発することによってマイクロエレクトロニクス革命を開始しました。

彼らは、いくつかのトランジスタと抵抗器を組み合わせたり統合したり、それらを接続して回路を形成したりする方法を、すべて同じ小さなシリコンチップ上で発見しました。今日、非常に複雑な電子システム(数百万のトランジスタを含むマイクロプロセッサなど)は、1インチ四方のシリコンチップに収まります。これらの集積回路は、現代のコンピューターを可能にするものです。

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その他のすばらしいリンク

  • 科学趣味:「電気」に関する記事
  • マイクロエレクトロニクス入門
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ソース

  • 回路のすべて。http://www.allaboutcircuits.com/
  • 電気回路のレッスン。http://www.ibiblio.org/obp/electricCircuits/
  • 電気回路の概念。http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hbase/electric/ecircon.html
  • 電気回路のレッスン。http://www.electriccircuits.net/

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