Elektronische Grundlagenschaltungen

Aus FabLab Region Nürnberg

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.

2022 1231 2022 System.png

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

passive elektronische Bauteile
Designator Schaltungssymbol Bezeichnung
R
2022 1231 1648 R.png
Widerstand
C
2022 1231 1648 C.png
Kapazität (engl.: Capacity)
X
2022 1231 1648 X.png
Mechanischer Schalter (allg. mechanisches Bauelement)
D
2022 1231 1939 D.png
Diode
2022 1231 2252 space.png

Terminals:
A: Anode
K: Kathode

aktive elektronische Bauteile

aktive elektronische Bauteile
Designator Schaltungssymbol Bezeichnung
T
2022 1231 1648 NPN.png
NPN-Bipolar-Transistor
2022 1231 2252 space.png

Terminals:
B: Basis
C: Kollektor (engl.: Collector)
E: Emitter

T
2022 1231 1648 PNP.png
PNP-Bipolar-Transistor
2022 1231 2252 space.png

Terminals:
B: Basis
C: Kollektor (engl.: Collector)
E: Emitter

optoelektronische Bauteile

optoelektronische Bauteile
Designator Schaltungssymbol Bezeichnung
D
2022 1231 2007 LED.png
engl.: light-emitting diode
2022 1231 2252 space.png

Terminals:
A: Anode
K: Kathode

R
2022 1231 1948 R opt.png
Licht-empfindlicher Widerstand

thermoelektronische Bauteile

thermoelektronische Bauteile
Designator Schaltungssymbol Bezeichnung
R
2022 1231 1948 R thermo.png
2022 1231 2252 space.png

Temperatur-empfindlicher Widerstand

2022 1231 2252 space.png

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.

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-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.

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.



Stand: 2023_0101

Links und Quellen