Elektronische Schaltkreise

Elektronische Schaltkreise

Die gesamte Elektronik, die wir heute verwenden, basiert auf komplexen elektronischen Schaltkreisen. Elektronische Schaltkreise kombinieren Komponenten, Drähte und Elektrizität, um eine Funktion zu erfüllen.

Grundschaltung

Die grundlegende elektronische Schaltung besteht aus einer Stromquelle, Drähten, die Komponenten und Komponenten verbinden. Hier ist ein einfaches Beispiel, das einige Widerstände zeigt, die parallel und in Reihe geschaltet sind.


Schema

Die Zeichnungen komplexer elektronischer Schaltungen werden als Schaltpläne bezeichnet. Schematische Darstellungen zeigen, wie die verschiedenen Komponenten miteinander verbunden sind. Es gibt Standardsymbole für verschiedene Komponenten, mit denen verschiedene Ingenieure an demselben Projekt arbeiten können.


Beispiel eines Schaltplans
Leiterplatte

Eine Leiterplatte wird verwendet, um viele verschiedene elektronische Komponenten zu einer Arbeitsschaltung zu verbinden. Die 'Drähte', die die Komponenten verbinden, sind direkt in die Platine eingebaut. Es gibt sogar verschiedene Schichten der Platine, wobei jede Schicht ihren eigenen Kabelsatz hat. Kleine Löcher, sogenannte 'Durchkontaktierungen', werden durch die Platte gebohrt, um Verbindungen von Schicht zu Schicht herzustellen. Die Komponenten werden dann an die Oberfläche der Platine gelötet, um die elektrischen Verbindungen herzustellen.

Kraft und Boden

In einer komplexen Leiterplatte ist im Allgemeinen mindestens eine Schicht für Masse und eine für die Stromversorgung vorgesehen. Die Bodenschicht wird als Grundebene bezeichnet. Die Grundebene dient für viele der Komponenten als Rückweg für den Strom. Die meisten aktiven Komponenten haben mindestens einen Pin, der mit Masse verbunden werden muss.

Eine komplexe Schaltung hat typischerweise auch mindestens eine Gleichstromversorgung. Auf einigen sehr komplexen Leiterplatten können mehrere Netzteile vorhanden sein. Ein typisches Netzteil ist je nach verwendeter Technologie + 3,3 V, + 2,5 V oder + 1,8 V. Im Allgemeinen ist eine volle Schicht der Leiterplatte der Hauptversorgungsspannung zugeordnet. Dieses Netzteil dient zur Stromversorgung der aktiven Komponenten.

Passive Bauteile

Passive Komponenten in einem Stromkreis sind Komponenten, die keine externe Stromversorgung benötigen. Sie befinden sich im Strompfad des Stromkreises und müssen nicht an die Stromversorgung angeschlossen werden. Einige Beispiele für passive Komponenten umfassen Widerstände, Kondensatoren, Induktivitäten und Steckverbinder.

Aktive Komponenten

Aktive Komponenten in einem Stromkreis benötigen externe Stromversorgung. Sie werden an die Stromversorgung angeschlossen und können Strom in die Schaltung einspeisen, z. B. um ein Signal zu verstärken. Beispiele für aktive Komponenten sind Dioden, Transistoren und integrierte Schaltkreise wie die CPU in Ihrem Computer.

Interessante Fakten über elektronische Schaltungen
  • Die Grundebene wird oft als GND oder mit einem Symbol abgekürzt, das wie ein umgedrehter Pfeil oder ein Dreieck aussieht.
  • Der Begriff 'Leiterplatte' wird häufig als PCB abgekürzt.
  • Bei einer analogen Schaltung ändert sich der Strom oder die Spannung kontinuierlich mit der Zeit.
  • Eine digitale Schaltung ist eine Schaltung, bei der die elektrischen Signale definierte Werte annehmen, die Nullen und Einsen darstellen.
  • In Computerchips können sich äußerst komplexe Schaltkreise befinden. High-End-CPUs für Computer haben Schaltungen, die aus Milliarden von Transistoren bestehen.