Schaltkreisen

Ein Schaltkreis ist eine geschlossene Verbindung aus elektrischen Bauteilen, durch die elektrischer Strom fließen kann. Er dient dazu, elektrische Energie in Signale oder andere Formen zu übertragen, zu speichern oder zu verarbeiten. Schaltkreise werden durch Leiterbahnen, Knotenpunkte und Bauelemente realisiert und können einfache LEDs ebenso umfassen wie komplexe Elektroniksysteme.

Zu den grundlegenden Bauelementen gehören passive Komponenten wie Widerstände, Kondensatoren, Induktivitäten sowie aktive Elemente wie Spannungs- oder Stromquellen und Transistoren. Durch die Anordnung, Werte und Wechselwirkungen dieser Bauteile entstehen Funktionen wie Verstärkung, Filterung, Speichern oder Steuerung.

Schaltkreise lassen sich in verschiedene Typen einteilen: analoge und digitale Schaltkreise, lineare und nichtlineare, zeitinvariante versus zeitvariante sowie Mischformen (Mixed-Signal). Analoge Schaltkreise arbeiten mit kontinuierlichen Signalen, digitale verwenden diskrete Zustände. Viele Systeme kombinieren beides.

Die Analyse von Schaltkreisen erfolgt mit den Grundlagen der Kirchhoffschen Gesetze (Knoten- und Maschenregel), dem Ohmschen Gesetz sowie Methoden zur Behandlung von Speicherelementen. Zu den gängigen Analysemethoden gehören Knoten- und Maschenanalyse, Thevenin- und Norton-Äquivalente sowie SPICE-Simulationen.

Schaltkreise finden Anwendung in nahezu allen Bereichen der Elektronik und Energieversorgung: von einfachen Verbrauchergeräten über Signalverarbeitung, Kommunikation, Mess- und Regelungstechnik bis hin zu großen Energieverteilnetzen.

Geschichte: Die Grundlagen der Schaltungstheorie wurden im 19. Jahrhundert durch Georg Ohm, Gustav Kirchhoff und James Clerk Maxwell gelegt. In der Praxis entwickelte sich das Fachgebiet mit der Entwicklung von Transistoren, integrierten Schaltungen und modernen Designmethoden.