Elektronische Produkte sind oft komplexe Massen von Schaltungen. Wenn Sie die Schichten aller komplexen elektronischen Produkte abziehen, sind allgemeine Schaltkreise, Subsysteme und Module vorhanden. Übliche Schaltungen sind einfache Schaltungen, die leicht zu entwerfen, zu bearbeiten und zu testen sind. Bei den hier aufgeführten Schaltungen handelt es sich um gängige Schaltungen, die in der Elektronik häufig verwendet werden.
Widerstandsteiler
Eine der am häufigsten verwendeten Schaltungen in der Elektronik ist der bescheidene Widerstandsteiler. Der Widerstandsteiler ist eine gute Möglichkeit, die Spannung eines Signals auf einen gewünschten Bereich abzusenken. Widerstandsfähige Trennwände bieten die Vorteile niedriger Kosten, einfacher Konstruktion und weniger Komponenten und benötigen nur wenig Platz auf einer Platine. Widerstandsteiler können jedoch ein Signal erheblich herunter laden, was das Signal erheblich verändern kann. In vielen Anwendungen ist diese Auswirkung minimal und akzeptabel, aber Konstrukteure sollten sich der Auswirkungen bewusst sein, die ein Widerstandsteiler auf eine Schaltung haben kann.
OpAmps
OpAmps sind nützlich, um ein Signal zu puffern, während das Eingangssignal verstärkt oder geteilt wird. Dies ist praktisch, wenn ein Signal überwacht werden muss, ohne von der Überwachungsschaltung beeinflusst zu werden. Die Boost- und Divider-Optionen ermöglichen auch einen besseren Erfassungsbereich oder eine bessere Steuerung.
Level Shifter
Moderne Elektronik steckt voller Chips, für deren Betrieb unterschiedliche Spannungen erforderlich sind. Low-Power-Prozessoren arbeiten oft mit 3,3 oder 1,8 V, während viele Sensoren mit 5 Volt arbeiten. Um diese unterschiedlichen Spannungen an ein und demselben System anzuschließen, müssen die Signale entweder für jeden Chip auf den erforderlichen Spannungspegel gesenkt oder angehoben werden. Eine Lösung ist die Verwendung einer FET-basierten Pegelumsetzungsschaltung oder eines dedizierten Pegelumsetzungschips. Level-Shifting-Chips sind am einfachsten zu implementieren und erfordern nur wenige externe Komponenten, aber alle haben Macken und Kompatibilitätsprobleme mit verschiedenen Kommunikationsmethoden.
Filterkondensatoren
Alle elektronischen Geräte sind anfällig für elektronisches Rauschen, das unerwartetes, chaotisches Verhalten verursachen oder den Betrieb der Elektronik vollständig stoppen kann. Das Hinzufügen eines Filterkondensators zu den Stromeingängen eines Chips kann dazu beitragen, das Rauschen im System zu beseitigen, und wird auf allen Mikrochips empfohlen. Außerdem können Kappen verwendet werden, um die Eingabe von Signalen zu filtern, um das Rauschen auf der Signalleitung zu verringern.
Ein / Aus Schalter
Die Steuerung der Stromversorgung von Systemen und Subsystemen ist in der Elektronik ein allgemeiner Bedarf. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, diesen Effekt zu erzielen, einschließlich der Verwendung eines Transistors oder eines Relais. Optisch isolierte Relais sind die effektivsten und einfachsten Möglichkeiten, einen Ein / Aus-Schalter für einen Teilschaltkreis zu implementieren.
Spannungsreferenzen
Wenn Präzisionsmessungen erforderlich sind, wird häufig eine bekannte Spannungsreferenz benötigt. Spannungsreferenzen gibt es in einigen Formfaktoren. Bei weitaus weniger genauen Anwendungen kann sogar ein Widerstandsteiler eine geeignete Referenz bieten.
Spannungsversorgung
Jede Schaltung benötigt die richtige Spannung zum Betrieb, aber viele Schaltungen benötigen mehrere Spannungen, damit jeder Chip funktionieren kann. Das Absenken einer höheren Spannung auf eine niedrigere Spannung ist relativ einfach, wenn eine Spannungsreferenz für Anwendungen mit sehr geringer Leistung oder ein Spannungsregler für anspruchsvollere Anwendungen verwendet wird. Wenn höhere Spannungen von einer Niederspannungsquelle benötigt werden, kann ein DC-DC-Aufwärtswandler verwendet werden, um viele gemeinsame Spannungen und einstellbare oder programmierbare Spannungspegel zu erzeugen.
Aktuelle Quelle
Es ist relativ einfach, Spannungen innerhalb einer Schaltung zu verarbeiten, aber für einige Anwendungen ist ein konstanter fester Strom erforderlich, beispielsweise für einen Temperatursensor auf Thermistorbasis oder zur Steuerung der Ausgangsleistung einer Laserdiode oder LED. Stromquellen lassen sich leicht aus einfachen BJT- oder MOSFET-Transistoren und einigen zusätzlichen kostengünstigen Komponenten herstellen. Versionen von Stromquellen mit hoher Leistung erfordern zusätzliche Komponenten und erfordern eine größere Konstruktionskomplexität, um den Strom genau und zuverlässig zu steuern.
Mikrocontroller
Nahezu jedes moderne elektronische Produkt hat einen Mikrocontroller im Herzen. Mikrocontroller sind zwar keine einfachen Schaltungsmodule, bieten jedoch eine programmierbare Plattform für die Erstellung einer beliebigen Anzahl von Produkten. Mikrocontroller mit niedrigem Stromverbrauch (normalerweise 8 Bit) führen viele Gegenstände von Ihrer Mikrowelle zu Ihrer elektrischen Zahnbürste. Leistungsfähigere Mikrocontroller werden verwendet, um die Leistung des Motors Ihres Autos auszugleichen, indem Sie das Verhältnis von Kraftstoff zu Luft in der Brennkammer steuern und gleichzeitig andere Aufgaben erledigen.
ESD-Schutz
Ein oft vergessener Aspekt eines elektronischen Produkts ist die Einbeziehung von elektrostatischer Entladung (ESD) und Spannungsschutz. Wenn Geräte in der realen Welt verwendet werden, können sie unglaublich hohen Spannungen ausgesetzt werden, die Betriebsfehler verursachen und sogar die Chips beschädigen können. Stellen Sie sich ESD als Miniaturblitze vor, die einen Mikrochip angreift. Während ESD- und Überspannungsschutz-Mikrochips verfügbar sind, kann ein grundlegender Schutz durch einfache Zenerdioden bereitgestellt werden, die an kritischen Verbindungsstellen in der Elektronik angeordnet sind, typischerweise bei kritischen Signalverläufen und bei denen Signale in einen Außenkreis treten oder diesen verlassen.
