ความเข้าใจเกี่ยวกับวงจรอิเล็กทรอนิกส์

ถ้าคุณสนใจด้านอิเล็กทรอนิกส์ คุณอาจสงสัยว่าวงจรอิเล็กทรอนิกส์ทำงานอย่างไร มันเป็นส่วนประกอบพื้นฐานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกชนิดที่คุณนึกออก โดยไม่มีวงจร กระแสไฟฟ้าไม่สามารถเดินทางผ่านชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ ของอุปกรณ์แต่ละชิ้นได้

วงจรอิเล็กทรอนิกส์โดยทั่วไปประกอบด้วยชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ เช่น ตัวต้านทาน ทรานซิสเตอร์ และตัวเก็บประจุ การเชื่อมต่อระหว่างชิ้นส่วนเหล่านี้สร้างขึ้นผ่านสายไฟหรือรอยต่อ ซึ่งอนุญาตให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน การทำงานของวงจรอาจง่ายหรือซับซ้อนขึ้นอยู่กับการผสมผสานขององค์ประกอบต่าง ๆ

ปัจจุบัน วงจรโดยทั่วไปมองเห็นได้ในแผ่นพิมพ์ ซึ่งชิ้นส่วนต่าง ๆ ของโครงร่างถูกเชื่อมต่อกันโดยการบัดกรีชิ้นส่วนเข้ากับแผ่นเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์สุดท้าย

ส่วนประกอบของวงจร

ดังที่กล่าวมาแล้ว วงจรอิเล็กทรอนิกส์โดยทั่วไปประกอบด้วยชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ เช่น ตัวต้านทาน ทรานซิสเตอร์ และตัวเก็บประจุ

ตัวต้านทาน

ตัวต้านทานเป็นส่วนประกอบพื้นฐานในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ พวกมันเป็นอุปกรณ์แบบพาสซีฟที่สร้างความต้านทานในวงจรไฟฟ้าเพื่อควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้า หน่วยของความต้านทานคือ โอห์ม (Ω)

มีชนิดของตัวต้านทานต่าง ๆ แต่ทั้งหมดมีหน้าที่พื้นฐานเหมือนกัน – ควบคุมการไหลของกระแส ค่าของตัวต้านทานมักจะถูกระบุบนตัวมันเองโดยใช้ระบบรหัสสี

ตัวต้านทานสามารถใช้ในวัตถุประสงค์ต่าง ๆ ในวงจร เช่น การปรับระดับสัญญาณ การแบ่งแรงดันไฟฟ้า และการตั้งค่ากำไรของแอมพลิไฟเออร์เชิงปฏิบัติการ พวกมันยังมีบทบาทสำคัญในวงจรที่เกี่ยวข้องกับการทำงานตามเวลา เช่น ในฟิลเตอร์และออสซิลเลเตอร์

ตัวเก็บประจุ

ตัวเก็บประจุเป็นอีกประเภทหนึ่งของส่วนประกอบพาสซีฟที่ใช้ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ พวกมันเก็บและปล่อยพลังงานไฟฟ้าในวงจร หน่วยของความจุไฟฟ้าคือ farad (F) แต่ตัวเก็บประจุที่ใช้ในอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่มักมีค่าความจุในไมโครฟารัด (µF), นาโนฟารัด (nF), หรือพิโคฟารัด (pF)

ตัวเก็บประจุประกอบด้วยแผ่นนำไฟฟ่าสองแผ่นที่แยกจากกันด้วยวัสดุฉนวนที่เรียกว่าดีไอแเลกทริก เมื่อมีการใช้แรงดันไฟฟ้าข้ามแผ่น จะเกิดสนามไฟฟ้าในดีไอแเลกทริก ทำให้ประจุบวกและลบสะสมอยู่บนแผ่น ประจุที่เก็บไว้สามารถปล่อยกลับเข้าสู่วงจรเมื่อจำเป็น

ตัวเก็บประจุมักใช้ในงานกรองที่พวกมันกำจัดเสียงรบกวนจากแหล่งจ่ายไฟ พวกมันยังใช้ในวงจรจับเวลา, ตัวปรับเสียงอนาล็อก, และการใช้งานอื่น ๆ อีกมากมาย

ทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์เป็นส่วนประกอบที่ทำงานได้ซึ่งสามารถขยายสัญญาณหรือทำหน้าที่เป็นสวิตช์ พวกมันเป็นส่วนประกอบพื้นฐานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ ตัวทรานซิสเตอร์มีชั้นของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์สามชั้น และสามารถมีชั้น n-type สองชั้นที่มีชั้น p-type อยู่ระหว่างกัน (ทรานซิสเตอร์ npn) หรือชั้น p-type สองชั้นที่มีชั้น n-type อยู่ระหว่างกัน (ทรานซิสเตอร์ pnp)

สามชั้นนี้สร้างจ junction แบบ pn สองจุดในทรานซิสเตอร์ และเป็นปฏิสัมพันธ์ระหว่างจ junction เหล่านี้ที่ทำให้ทรานซิสเตอร์ทำงานเป็นตัวขยายสัญญาณหรือสวิตช์ ส่วนประกอบทั้งสามของทรานซิสเตอร์เรียกว่าผู้ปล่อย, ฐาน, และตัวรวบรวม

ทรานซิสเตอร์สามารถใช้ในวงจรและอุปกรณ์ต่าง ๆ รวมถึงตัวขยายสัญญาณ, ตัวสั่น, และสวิตช์ดิจิทัล พวกมันเป็นส่วนประกอบสำคัญในวงจรอนาล็อกและดิจิทัล

ประเภทของวงจร

วงจรสามารถแบ่งออกเป็นสามรูปแบบ: วงจรอนาล็อก, วงจรดิจิทัล, และวงจรสัญญาณผสม

วงจรอนาล็อก

นี่คือประเภทของวงจรที่ใช้พลังงานในรูปแบบดั้งเดิม ซึ่งแสดงได้ดีที่สุดโดยแผนภาพวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่เชื่อมต่อกันโดยใช้สัญลักษณ์ (โดยสายไฟปรากฏเป็นเส้นและชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ สอดคล้องกับเครื่องหมายเฉพาะ)

สำหรับวงจรอนาล็อก มีโครงสร้างพื้นฐานสองแบบคือ วงจรแบบขนานและแบบอนุกรม

• ในการเชื่อมต่อแบบขนาน แต่ละชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จะเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานเดียวกัน กระแสที่ไหลผ่านแต่ละส่วนของวงจรจะแบ่งตามความต้านทานเฉพาะของแต่ละชิ้น
• ในวงจรแบบอนุกรม ส่วนประกอบแต่ละชิ้นจะเชื่อมต่อกันในลักษณะที่กระแสที่ใช้โดยชิ้นส่วนเดียวจะถูกใช้โดยชิ้นส่วนอื่น ๆ ทั้งหมด ในการเชื่อมต่อนี้ ความล้มเหลวในหนึ่งชิ้นส่วนจะทำให้วงจรทำงานผิดพลาดทั้งหมด

วงจรดิจิทัล

ในลักษณะการเชื่อมต่อนี้ พลังงานจะถูกประมวลผลเป็นตัวอย่าง ซึ่งหมายความว่าสัญญาณจะถูกนำเข้าโดยอุปกรณ์เป็นตัวแทนของค่าลอจิกและตัวเลข ข้อมูลในกรณีนี้จะถูกประมวลผลและอยู่ในรูปแบบของรหัสไบนารี วงจรดิจิทัลง่ายกว่าการออกแบบวงจรอนาล็อกมาก

วงจรสัญญาณผสม

นี่คือรูปแบบของวงจรที่ใช้ทั้งวงจรอนาล็อกและดิจิทัลในการทำงาน มันใช้การผสมผสานของสัญญาณทั้งสองเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ต่าง ๆ ในอุปกรณ์ส่วนใหญ่ วงจรอนาล็อกจะถูกใช้เพื่อเพิ่มความเข้มของสัญญาณ ซึ่งเตรียมไว้สำหรับการแปลงเป็นรหัสดิจิทัล

แผนภาพวงจร

แผนภาพวงจรไฟฟ้า ให้คุณเห็นภาพของการไหลของไฟฟ้า เป็นวิธีที่คุณสามารถเข้าใจได้ว่าสัญจรไฟฟ้าทำงานอย่างไรในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ทำให้คุณสามารถมองเห็นภาพการทำงานของมันได้

เหตุผลหลักในการสร้างภาพนี้คือเพื่อให้ภาพร่างของส่วนประกอบไฟฟ้า รวมถึงสายไฟและเส้นทางที่เชื่อมต่อกัน แผนภาพโครงร่างช่วยให้ซ่อมแซมหน่วยอิเล็กทรอนิกส์ได้สะดวกขึ้น และยังให้เวลาคุณในการแก้ไขปัญหาเครื่องมือได้รวดเร็วขึ้นอย่างมั่นใจ ถ้าคุณรู้ว่ากำลังทำอะไรอยู่

วงจรในชีวิตประจำวันของคุณ

วงจรอิเล็กทรอนิกส์เป็นส่วนหนึ่งในชีวิตประจำวันของคุณ คุณอาจไม่รู้ตัวในทุกเวลา แต่ก็มีเครื่องมือหลายอย่างที่ต้องใช้การเชื่อมต่อเหล่านี้ก่อนที่คุณจะสามารถใช้งานได้ ในทางหนึ่ง คุณได้รับความสะดวกสบายมากมายในชีวิตเพราะวงจรที่เชื่อถือได้ในอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่คุณใช้ทุกวัน

จินตนาการชีวิตของคุณโดยไม่มีวงจร แล้วคุณจะเข้าใจว่ามันสำคัญต่อคุณอย่างไร โดยปราศจากการเชื่อมต่อไฟฟ้าเหล่านี้ ชีวิตจะซับซ้อนและล้าหลังมากขึ้น การเข้าใจอิเล็กทรอนิกส์อาจไม่ใช่ความถนัดของคุณ แต่การรู้ว่าวงจรมีส่วนช่วยในการทำงานอย่างไร คงตอบคำถามความอยากรู้ของคุณและให้ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับวิธีการทำงานของเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์

อนาคตของวงจรอิเล็กทรอนิกส์

เมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง วงจรอิเล็กทรอนิกส์ก็มีขนาดเล็กลงและซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งนำไปสู่การพัฒนาวงจรรวม ซึ่งมีทรานซิสเตอร์นับพันหรือแม้แต่ล้านตัวบนชิปเดียว ความก้าวหน้าเหล่านี้ทำให้สามารถสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทรงพลังและมีประสิทธิภาพมากขึ้น

ในอนาคต เราคาดว่าจะได้เห็นความก้าวหน้าในเทคโนโลยีวงจรอิเล็กทรอนิกส์มากขึ้น ซึ่งอาจรวมถึงการพัฒนาวงจรควอนตัม ซึ่งอาจปฏิวัติวงการอิเล็กทรอนิกส์และนำไปสู่การสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทรงพลังอย่างไม่น่าเชื่อ

บทสรุป

ความเข้าใจวงจรอิเล็กทรอนิกส์เป็นสิ่งสำคัญสำหรับผู้ที่สนใจด้านอิเล็กทรอนิกส์ ไม่ว่าคุณจะเป็นแฮบปี้ที่ต้องการสร้างอุปกรณ์ของตัวเองหรือวิศวกรมืออาชีพ การมีความเข้าใจอย่างแน่นหนาเกี่ยวกับวิธีการทำงานของวงจรจะช่วยให้คุณสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีประสิทธิภาพและมีประสิทธิผลมากขึ้น ดังนั้น ครั้งต่อไปที่คุณใช้เครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ จงใช้เวลาสักครู่เพื่อชื่นชมเครือข่ายซับซ้อนของวงจรที่ทำให้มันทำงาน