Was ist Elektronik?
Definition
Elektronik
ist die Wissenschaft von der
Steuerung des elektrischen Stromes durch strukturelle Anordnung quantenphysikalisch wechselwirkender Bauteile
und Elemente. Diese Anordnung wird elektronische
Schaltung genannt und hat den Zweck,
den Strom
hinsichtlich seiner Energie oder Information so zu verwandeln,
daß sich daraus eine nützliche Anwendung
ergibt. Elektronik
gehört zur Elektrizitätslehre
und diese wiederum zur Physik. In
der Praxis geht es darum,
die jeweils optimale elektronische
Schaltung zu finden, ihren mechanischen Aufbau zu planen und
zu
verwirklichen, und sie schließlich durch Anschlüsse
und
Bedienelemente in die Außenwelt einzufügen. Eine Schaltung wird streng
genommen nur dann "elektronisch" genannt,
wenn sie aktive, d.h. gleichrichtende oder
verstärkende Bauteile, also
Dioden,
Transistoren oder Elektronenröhren enthält - sonst
ist sie nur elektrisch. Es reicht aber schon, wenn andere
elektronische Schaltungen im Spiel sind.
Geschichte
Elektronik gibt es also im Grunde seit Erfindung der Kristalldiode.
Kurz darauf kam die Röhrenzeit. Röhren verbrauchen
viel
Strom, sind umständlich zu handhaben, leuchten aber
schön und
sind robust gegen Strahlung aller Art. In den 1950er Jahren kam der
Transistor auf den Markt. Er verdrängte aber erst in den
1970er
Jahren die Röhren weitgehend. Die letzte Röhre war
die
zuletzt sehr hochentwickelte Bildröhre der damaligen Monitore
und
Fernseher. Nur eine Röhre hat sich im Haushalt gehalten: das
Magnetron im Mikrowellenofen. Die Röntgenröhren in
der
Medizin sind auch noch weit verbreitet, aber Röntgenhalbleiter
sind ebenfalls denkbar, wenn es sie nicht schon gibt. Mit dem
Transistor kam kaum verzüglich der integrierte Schaltkreis
(integrated circuit, Abk. IC) in die elektronischen Schaltungen. Als
erstes sind dabei die Operationsverstärker zu nennen. Das sind
verstärkende Baugruppen die man immer wieder als Kernfunktion
benötigt. Gleichzeitig tauchten elementare Logikgatter auf,
mit
ihrer typischen Kennzahl 74xx. Das nächste waren die
CMOS-Gatter
(complementary metal oxid semiconductor), mit der Kennzahl 4xxx, die
sehr wenig Strom verbrauchen, und bei denen es heute verschiedene
Geschwindigkeitstypen von 1MHz-100MHz gibt. Obwohl diese
Gatter
eigentlich für Computer gedacht waren, ist ihre Verwendung in
der
nicht programmgesteuerten Elektronik absolut sinnerfüllt.
Funktions-ICs ließen auch nicht lange auf sich warten. Man sollte sie nur mit Bedacht verwenden, denn nur
wenige von ihnen sind über mehrere Jahrzehnte
erhältlich. Das
ist aber sehr wichtig, da die Entwicklung eines Schaltplans 1000x mehr
Aufwand ist als der Nachbau.
Praxis
Elektronische Schaltungen werden regelmäßig auf
Leiterplatten (Platinen) aufgebaut. Das ist übersichtlich,
funktionell und sieht toll aus, sollte es jedenfalls. Die Leiterbahnen
der Platinen können sowohl foto-ätztechnisch
und maschinell, als auch von Hand hergestellt werden. Der
Bauplan
eines elektronischen Gerätes ist mehrteilig: Der Schaltplan
ist
quasi die Sprache der Schaltungstechnik. Der Lageplan beschreibt die
wirklichen Bauteile auf der Platine. Das Gehäuse
gehört aber
auch noch dazu, und schließlich wird ein Projekt erst durch
die
Beschreibung, ggf. das Meßprotokoll und Fotos vom Prototyp
vollendet. Ganz zum Schluß kommt evtl. noch eine
Bedienungsanleitung dazu. Das größte Problem ist die
Beschaffung zeitloser robuster Metallgehäuse.