Elektronische Grundlagenschaltungen
Treiber für Leuchtdioden | H-Brücke mit Leuchtdioden und mechanischen Schaltern | Logische Oder-Schaltung mit drei Eingängen | Logische Und-Schaltung mit drei Eingängen | Astabile-Kibstufe mit blinkenden LEDs | Schiebe-Oszillator mit 3 LED-Paaren
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 im Bilanzraum 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
Elektronische Bauteile
Folgende elektronische Bauteil-Typen werden in den Grundlagenschaltungen verschaltet.
passive elektronische Bauteile
| Designator | Schaltungssymbol | Bezeichnung |
|---|---|---|
| R |  |
Widerstand |
| C |  |
Kapazität (engl.: Capacity) |
| X |  |
Mechanischer Schalter (allg. mechanisches Bauelement) |
| D |  |
Diode
 Terminals: |
aktive elektronische Bauteile
| Designator | Schaltungssymbol | Bezeichnung |
|---|---|---|
| T |  |
NPN-Bipolar-Transistor
Terminals: |
| T |  |
PNP-Bipolar-Transistor
Terminals: |
optoelektronische Bauteile
| Designator | Schaltungssymbol | Bezeichnung |
|---|---|---|
| D |
 |
engl.: light-emitting diode
Terminals: |
| R |
 |
Licht-empfindlicher Widerstand |
thermoelektronische Bauteile
| Designator | Schaltungssymbol | Bezeichnung |
|---|---|---|
| R |  |
Temperatur-empfindlicher Widerstand |
Liste der Schaltungen
Die in der folgenden Tabelle aufgeführten Schaltungen sind im FabLab auf Holzbrettern aufgebaut und können mit einer zur Fügung stehenden +9V-Spannungsquelle in Betrieb genommen werden.
| 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-Kippstufe mit blinkenden LEDs. |
| 6 | Schiebe-Oszillator mit 3 LED-Paaren. |
Im Fablab stehen Signalgeneratoren und Oszilloskope zur Verfügung, mit denen Betriebszustände und Schaltvorgänge beobachtet werden können. Die Schaltungen sind mit diskreten Bauelementen aufgebaut und dienen als Lehrbeispiele zur Illustration der Funktionsweise von Bauteilen und Baugruppen.
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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.
Stand: 2023_0101
