Elektronische Grundlagenschaltungen

Struktur von elektronischen Schaltungen

Jede elektrische Schaltung lässt sich in einem Bilanzraum modellieren. D.h. dass Bauteile in Baugruppen verschaltet werden, wodurch sich die Funktion der Baugruppe durch die Wechselwirkung zwischen den Bauteilen ergibt. Die Grenze des Bilanzraumes wird Systemgrenze genannt, auf welcher elektrische Terminals modelliert werden können. Bei Terminals handelt es sich um elektrische Kontakte oder elektrische Leitungen, mit welchen die Baugruppe mit anderen Schaltungen verschaltet werden können.

In den Grundlagenschaltungen werden die Terminals in Typen charakterisiert. Dadurch wird gewährleistet, dass die Schaltungen mit geringem Aufwand erweitert und miteinander verschaltet werden können. Es gibt folgende Typen von Terminals:

• Bezugspotenzial (GND)
• Versorgungsspannung (Wenn nicht anders gekennzeichnet +9V)
• logischer Eingang (Setzt sich selber auf '0', wenn er unverschaltet bleibt.)
• logischer Ausgang

Arten von elektrischen Terminals

Masse

Versorgungsspannungen

Logischer Eingang

Logischer Ausgang

Elektrische Bauteile

Folge elektrische Bauteil-Typen werden in den Grundlagenschaltungen verschaltet.

passive elektrische Bauteile

passive elektrische Bauteile

Designator	Schaltungssymbol	Bezeichnung
R		Widerstand
C		Kapazität (engl.: Capacity)
X		Mechanischer Schalter (allg. mechanisches Bauelement)
D		Diode Terminals: A: Anode K: Kathode

aktive elektrische Bauteile

aktive elektrische Bauteile

Designator	Schaltungssymbol	Bezeichnung
T		NPN-Bipolar-Transistor Terminals: B: Basis C: Kollektor (engl.: Collector) E: Emitter
T		PNP-Bipolar-Transistor Terminals: B: Basis C: Kollektor (engl.: Collector) E: Emitter

optoelektronische Bauteile

optoelektronische Bauteile

Designator	Schaltungssymbol	Bezeichnung
D		engl.: light-emitting diode Terminals: A: Anode K: Kathode
R		Licht-empfindlicher Widerstand

thermoelektronische Bauteile

thermoelektronische Bauteile

Designator	Schaltungssymbol	Bezeichnung
R		Temperatur-empfindlicher Widerstand

Liste der Schaltungen

Liste der Schaltungen

Schaltungs-Nummer	Beschreibung
1	Treiber für Leuchtdioden.
2	H-Brücke mit Leuchtdioden und mechanischen Schaltern.
3	Logische Oder-Schaltung mit drei Eingängen.
4	Logische Und-Schaltung mit drei Eingängen.
5	Astabile-Kibstufe mit blinkenden LEDs.
6	Schiebe-Oszillator mit 3 LED-Paaren.

Entwickle Deinen Ideen

Alle Schaltungen sind im FabLab auf Holzbrettern in möglichst genauer Nachbildung des jeweiligen Schaltplans aufgebaut und können mit einer zur Fügung stehenden +9V-Spannungsquelle in Betrieb genommen werden. Da alle Schaltungen unter Verwendung von diskreten Transistoren aufgebaut sind, können die Schaltungen derart angepasst werden, sodass diese mit anderen Versorgungsspannungen, wie etwa +3.3V, +5V oder +12V betrieben werden können. Durch eine Anpassung der Schaltung an andere Versorgungsspannungen lassen sich diese in Systeme integrieren, welche beispielsweise einen Arduino beinhalten.

Wie obig besprochen, verfügen die meisten Schaltungen über logische Ein- und Ausgänge. Da alle logischen Ein- und Ausgänge aus Transistorstufen bestehen, können alle Schaltungen direkt mit einem Mikrocontroller verschaltet werden.