エレクトロニクスとは?
エレクトロニクスとは、日本語で電子工学という意味である。簡単に説明すると、主に様々な場所や空間の電子の動きを制御して利用する技術である。
この電子の流れを制御することで情報を処理したり、機器を制御、利用したりするのである。
電気工学と一緒にされたり、同義だと思われることが多いが、電子工学は三極管を発明した1906年ごろ、電気工学から電子工学が派生したものである。
また、現在電気工学は発電、送電、電力の制御や応用を扱うもので、電子工学とは違うものとなっている。
しかし、現在の電子機器のほとんどは半導体素子を使って電子を制御するため、半導体素子とそれに関連する工学は物理学と関係が深く、より応用に近い電子回路の設計や構築は電気工学と関係が深いものとなっている。
さまざまな回路
まず電子機器やシステムは、以下の部分に分けることができる。
・入力: 電子的・機械的なセンサー等で、温度、圧力、電磁場等の量をシステムの外部から取得して、電流信号や電圧信号に変換する。
・信号処理回路: 組み合わされた電子素子により信号を操作し、解釈したり、変換したりする。
・出力: アクチュエータや他の素子(変換器も含む)により、電流・電圧信号をシステム外の利用者にとって有用な形態に再変換する。
テレビを例に挙げると、入力はアンテナから得られた放送信号である。テレビ内部の信号処理回路は、放送信号から輝度や色や音声の情報を取り出す。出力は電気信号をスピーカーによって映像や音声の形態に変換することによって出力されている。
エレクトロニクスにて扱われる回路には以下の二つがある。
・アナログ回路
アナログ電子機器の多くは、数種類の基本回路の組み合わせで構成されており、ラジオなどが当てはまる。
・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り、コンピュータなどが当てはまる。
数学
電子工学を学ぶには数学が不可欠である。
電子工学をしっかり学ぶためには、回路解析の数学にも通じている必要がある。
回路解析は、回路内の特定の点の電圧(電位)や特定経路を通る電流といった値を変数として、一般に連立一次方程式から値を求める技法を指す。
このための解析ツールとしてSPICE回路シミュレータなどがある。
また電子工学では電磁気学も重要であり、数学全般に対し勉強していないと理解が難しいものとなっている。
勉強としての電子工学は、日本では大学や高等専門学校、工業高校など技術系学校の学科の一つとして「電子工学科」が定着している。電子工学科では、電子工学のみならず、電気工学全般を学ぶことになるが、今までのの「電気工学科」に比べて、情報通信関連の教科が重要とされ、比重が大きくなっている。