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Elektronikinstitut



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Grundlagen



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 Elektrotechnik 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 wiederum sollte man 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.











   Wer sich selbst nicht gehorcht, muß anderen gehorchen. F.N.