Elektronik

Elektronik ist ein Teilbereich der Elektrotechnik, der sich mit dem Entwurf und der Anwendung von elektronischen Schaltungen befasst. Unter Elektronik versteht man auch die für diese Schaltungen genutzten Bauteile, wie bspw. Elektronenröhren, Transistoren oder integrierte Schaltkreise (integrated circuits, IC), wie Operationsverstärker, Analog-Digital-Wandler (ADC), Digital-Analog-Wandler (DAC), Multiplexer, Flip-Flops usw. Die Elektronik lässt sich in folgende Teilgebiete einteilen: Analogelektronik, Digitalelektronik und Hochfrequenzelektronik.

Geschichte

Anfang des 20. Jahrhunderts wurden die ersten Vakuumröhren entwickelt und in ersten Schaltungen genutzt. Mit der Triode stand zum ersten Mal ein brauchbares Bauelement zum Aufbau von Verstärkern zur Verfügung. Dadurch wurden Erfindungen wie Rundfunk, Fernsehen und Radar möglich. Im Jahr 1948 wurde dann der erste Transistor vorgestellt. Transistoren können wie Röhren als Verstärker, steuerbare Schalter oder als Oszillator eingesetzt werden. Jedoch im Gegensatz zu Vakuumröhren, die sehr viel Raum und Strom brauchen, lassen sich Transistoren sehr klein fertigen, denn sie basieren auf Halbleitertechnologie. In den sechziger Jahren gelang dann die Fertigung von kompletten Schaltungen, bestehend aus mehreren Transistoren und weiteren Bauelementen, auf einem einzigen Siliziumkristall. Die dadurch eingeleitete Technik der Integrierten Schaltkreise (IC) hat seitdem zu einer stetigen Miniaturisierung geführt.

Analogelektronik

Die Analogelektronik beschäftigt sich, vor allem mit der Manipulation von kontinuierlichen Signalen. Die wichtigste Schaltung der Analogtechnik ist der Verstärker, mit dessen Hilfe sich weitere Funktionen aufbauen lassen (Oszillator, Filter, etc.). Der Operationsverstärker ist ein universelles Bauelement mit einem differenziellen Eingang. Sein Name rührt daher, daß mit ihm mathematische Operationen (Subtraktion, Addition, Multiplikation, etc.) ausgeführt werden können. Operationsverstärker finden in der Analogelektronik breite Anwendung. Der Genauigkeit der Signalverarbeitung sind in der Analogelektronik durch störende Effekte wie Rauschen oder Nichtlinearitäten Grenzen gesetzt.

Digitalelektronik

Die Digitalelektronik beschäftigt sich mit der Verarbeitung von diskreten Signalen (ausgedrückt als Zahlen oder logische Werte). Bei der Digitalelektronik werden die Signale entweder vor der Verarbeitung mit Hilfe von Analog-Digital-Wandlern digitalisiert (in Zahlen umgewandelt) oder existieren bereits als digitale Signale. Transistoren werden in der Digitaltechnik in der Regel als Schalter und nicht als Verstärker eingesetzt. Der große Vorteil der Digitalelektronik liegt in der Tatsache, dass im Anschluss an die Digitalisierung die bei der Analogelektronik erwähnten störenden Effekte keine Rolle mehr spielen. Bei der Signalverarbeitung können sich z.B. die Spannungspegel in bestimmten, vorgegebenen Bereichen ändern, ohne das entsprechende digitale Signal zu verändern. Die Digitaltechnik hat vor allem durch die immer weiter vorangetriebene Miniaturisierung weite Verbreitung erlangt. Heute lassen sich auf einem integrierten Schaltkreis eine Vielzahl von Funktionen realisieren. Siehe auch Digitaltechnik.

Hochfrequenzelektronik

Die Hochfrequenzelektronik beschäftigt sich vorwiegend mit der Erzeugung bzw. dem Empfang von Funksignalen. Anwendungen davon sind z.B. Rundfunk, Fernsehen, Radar, Fernsteuerung, drahtlose Telefonie, Navigation. Weitere Bereiche der Hochfrequenzelektronik sind Mikrowellentechnik, kabelgebundene Informationsübertragung oder Bereiche der Medizinelektronik. Der Übergang von der Analogelektronik zur Hochfrequenzelektronik ist fließend, traditionell spricht man ab Frequenzen von etwa 3MHz von Hochfrequenz.

Bauelemente

Wichtige Bauelemente sind:

Diode, Transistor, Widerstand, Kondensator, Spule

Diese Bauelemente werden in einer großen Typenvielfalt angeboten. Darüber hinaus gibt es eine große Vielfalt an anderen Bauelementen, siehe dazu die Liste elektronischer Bauteile. In integrierten Schaltkreisen sind mehrere dieser Bauelemente auf einem Plättchen aus Halbleitermaterial zu einer Schaltung vereinigt.

Weiterführende Angaben

Siehe auch

Liste elektronischer Bauteile, Digitaltechnik,

Weblinks

• http://www.elektronik-kompendium.de Elektronik Kompendium
• http://batronix.com Elektronik-Bastelseite

Literatur

• Tietze, U., Schenk, C.: Halbleiter-Schaltungstechnik, ISBN_3-540-42849-6