Physik für Kinder

Elektronische Schaltungen

Grundlegende Schaltung

Der grundlegende elektronische Schaltkreis besteht aus einer Stromquelle, Kabeln, die die Komponenten verbinden, und Komponenten. Hier ist ein einfaches Beispiel, das einige Widerstände in Parallel- und Reihenschaltung zeigt.

Schematische Darstellung

Die Zeichnungen komplexer elektronischer Schaltungen werden als Schaltpläne bezeichnet. Die Schaltpläne zeigen, wie die verschiedenen Komponenten miteinander verbunden sind. Es gibt Standardsymbole für die verschiedenen Komponenten, die es verschiedenen Ingenieuren ermöglichen, an demselben Projekt zu arbeiten.

Beispiel für einen Schaltplan

Gedruckte Schaltung

Eine gedruckte Schaltung wird verwendet, um viele verschiedene elektronische Komponenten zu einer funktionierenden Schaltung 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 Satz von Drähten hat. Kleine Löcher, sogenannte "Vias", werden durch die Platine gebohrt, um Verbindungen von Schicht zu Schicht herzustellen. Die Komponenten werden dann an dieOberfläche der Platine, um die elektrischen Verbindungen herzustellen.

Strom und Masse

Auf einer komplexen Leiterplatte gibt es in der Regel mindestens eine Lage für die Masse und eine für die Stromversorgung. Die Lage für die Masse wird als Masseebene bezeichnet. Die Masseebene dient als Rückleitung für den Strom für viele der Komponenten. Die meisten aktiven Komponenten haben mindestens einen Pin, der mit der Masse verbunden werden muss.

Eine komplexe Schaltung hat in der Regel auch mindestens eine Gleichstromversorgung. Auf einigen sehr komplexen Leiterplatten kann es mehrere Stromversorgungen geben. Eine typische Stromversorgung ist +3,3 V, +2,5 V oder +1,8 V, je nach verwendeter Technologie. Im Allgemeinen ist eine ganze Schicht der Leiterplatte der Hauptstromversorgung gewidmet, die zur Versorgung der aktiven Komponenten dient.

Passive Komponenten

Passive Komponenten in einer Schaltung sind Komponenten, die keine externe Stromversorgung benötigen. Sie befinden sich im Strompfad der Schaltung und müssen nicht an die Stromversorgung angeschlossen werden. Einige Beispiele für passive Komponenten sind Widerstände, Kondensatoren, Induktoren und Steckverbinder.

Aktive Komponenten

Aktive Komponenten in einer Schaltung benötigen externe Energie. Sie werden an die Stromversorgung angeschlossen und können Energie in die Schaltung einspeisen, z. B. zur Verstärkung eines Signals. Beispiele für aktive Komponenten sind Dioden, Transistoren und integrierte Schaltkreise wie die CPU in Ihrem Computer.

Interessante Fakten über elektronische Schaltkreise

• Die Massefläche wird häufig mit GND abgekürzt oder mit einem Symbol versehen, das wie ein umgedrehter Pfeil oder ein Dreieck aussieht.
• Der Begriff "Leiterplatte" wird häufig mit PCB abgekürzt.
• Eine analoge Schaltung ist eine Schaltung, bei der der Strom oder die Spannung kontinuierlich mit der Zeit variiert.
• Eine digitale Schaltung ist eine Schaltung, bei der die elektrischen Signale definierte Werte annehmen, die Nullen und Einsen darstellen.
• Die Schaltkreise in Computerchips können äußerst komplex sein: High-End-CPUs für Computer haben Schaltkreise, die aus Milliarden von Transistoren bestehen.

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