Schaltkreis


Schaltkreis

Ein Schaltkreis ist eine Einheit/Baugruppe einer elektrischen oder elektronischen Schaltung und erfüllt eine definierte Funktion.[1]

Schaltkreise lösen eine große Anzahl der Probleme, die man in elektrischen bzw. elektronischen Steuerungssystemen findet, entscheidungsorientiert. Viele dieser Entscheidungen führen zu so einfachen Ergebnissen wie z. B. das Ein- oder Abschalten eines Motors, einer oder mehrerer Lampen in Kontroll-Funktionen.

Analog spricht man bei Nervenverbindungen bei Menschen und Tieren von sogenannten neuronalen Schaltkreisen. Sie basieren auf elektrochemischen Reaktionen und Ionentransport.

Einfacher Schaltkreis bestehend aus Spannungsquelle V und einem Widerstand R

Inhaltsverzeichnis

Geschichte

Der erste Schaltkreis war wahrscheinlich ein Eisenbahn-Signalsystem, welches um 1890 eingeführt wurde.

Die 1938 veröffentlichte MIT-Master Arbeit von C.E. Shannon „A symbolic analysis of relay and switching circuit“[2] (Eine symbolische Analyse von Relais und Schaltkreisen) löste weltweites Interesse aus.

Die Schaltalgebra ermöglichte die ersten „Control Units“, die mit einem integrierten Rechner die Programmierung eines Befehlssatzes ermöglichten. Diese „ein Bit“ Rechner haben keine Verschleißteile mehr. Verkehrsampeln und Aufzüge werden kontaktlos und fast wartungsfrei gesteuert.

Vom Standpunkt der Arbeitsgeschwindigkeit repräsentieren die in digitalen elektronischen Rechnern verwendeten Schaltkreise die Spitze moderner Entwicklung.

Einteilung

Eine Aufteilung erfolgt in analoge Schaltkreise, die kontinuierlich veränderliche Ströme und Spannungen verarbeiten, die digitalen Schaltkreise dagegen arbeiten mit definierten, diskreten Logik-Pegeln (0 und 1).

Es gibt auch Mischformen beider Typen (engl. mixed-signal), z. B. zur digitalen Verarbeitung analoger Signale in Signalprozessoren durch Umsetzung in digitale Signale oder umgekehrt mittels Analog-Digital- und Digital-Analog-Umsetzer.

Ein Integrierter Schaltkreis (IC, oft als Chip bezeichnet) kann wiederum aus mehreren Schaltkreisen oder Funktionsbausteinen bestehen. Der Begriff Schaltkreis ist also nicht absolut, sondern von der Betrachtungsebene in der Design-Hierarchie eines Systems abhängig. Viele kleine Schaltkreise formen einen übergeordneten Schaltkreis, zum Beispiel einen komplexen Chip oder auch eine Leiterplatte mit mehreren Chips oder elektronischen Bauteilen.

Des Weiteren unterscheidet man in der Digitaltechnik kombinatorische Schaltkreise (ohne Speicherelemente) und sequentielle Schaltkreise (mit Speicherelementen).

Anwendungsbeispiele

Ein verbreitetes und anschauliches Anwendungsgebiet sind die Selbstwählanlagen im Fernsprechverkehr.

Im Transportwesen bedienen Schaltkreise seit langem Eisenbahn- und Schnellverkehrslinien durch sichere und schnelle Steuerung und schaffen Sicherheit durch den Ausschluss menschlicher Fehlentscheidungen.

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. Böge et. al.: Vieweg Lexikon der Technik. Vieweg, Braunschweig/Wiesbaden 1997, ISBN 3-528-04959-6.
  2. C. E. Shannon: A symbolic analysis of relay and switching circuit. 1936, abgerufen am 23. Dezember 2008 (englisch).

de:Elektrische Schaltung


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