Suche nach elektronischen Bauteilen, Abkürzungen und Schaltzeichen. Lies verständliche Definitionen und folge den Links zu passenden Experimenten.
Keine Treffer. Versuche eine Abkürzung oder ein kürzeres Wort.
Series circuit
In Reihe gibt es nur einen unverzweigten Strompfad. R1 und R2 addieren sich; kein Widerstand verbraucht Strom. I = 5 / (R1 + R2). Der größere Widerstand erhält mehr Spannung. Ihre Reihenfolge ändert den Strom nicht. V(R2) ist die Spannung an R2.
Parallel circuit
Parallele Zweige liegen an denselben zwei Knoten und erhalten je 5 V. Ein Knoten ist eine durchgehende elektrische Verbindung. I(R1) = 5/R1 und I(R2) = 5/R2. Der Gesamtstrom ist die Summe. Ein kleinerer Zweigwiderstand zieht mehr Strom; ein zusätzlicher Zweig erhöht den Quellenstrom.
Potentiometer / wiper
Ein Potentiometer ist ein veränderbarer Widerstand mit drei Anschlüssen. Der bewegliche Kontakt heißt Schleifer. Er teilt die 10-kΩ-Bahn in R1 oben und R2 unten. Vout = 5 × Position/100. R1 + R2 bleibt 10 kΩ, der Quellenstrom 0,5 mA. Der Knopf verändert das Verhältnis, nicht den Gesamtwiderstand.
Diode / anode / cathode
Eine Diode leitet hauptsächlich in einer Richtung. D ist die Diode, R begrenzt den Strom. Der Strich im Symbol ist die Kathode; der andere Anschluss ist die Anode. Durchlassstrom = (5 − 0,7)/R. Umgedreht sperrt das Modell. V(D) wird von Anode zu Kathode gemessen und ist in Sperrrichtung negativ. Reale Dioden haben eine Sperrspannungsgrenze.
NTC — Negative Temperature Coefficient / thermistor
NTC heißt Negative Temperature Coefficient: negativer Temperaturkoeffizient. Beim Erwärmen sinkt der Widerstand. Ein Thermistor ist ein temperaturabhängiger Widerstand. Hier bildet er mit 10 kΩ einen Teiler. R(T) = 10000 × exp[3950 × (1/(T + 273.15) − 1/298.15)]. Die Formel nutzt absolute Temperatur in Kelvin. Erwärmen senkt den oberen Widerstand und erhöht Vout. Reale Sensoren brauchen Kalibrierung. Beta beschreibt als Modellkonstante die Temperaturempfindlichkeit. K bedeutet Kelvin, die absolute Temperatureinheit. exp(x) ist e hoch x; e ist ungefähr 2,718. Für das Experiment musst du das nicht von Hand ausrechnen.
Light-emitting diode
Ein Halbleiterbauteil, das bei Strom in Durchlassrichtung Licht aussendet. In dieser Schaltung begrenzt ein Widerstand den Strom.
Light-dependent resistor
Ein lichtempfindlicher Widerstand. Mehr Licht bedeutet im Modell weniger Widerstand; der zweite Widerstand macht daraus eine Spannungsänderung.
n-type / p-type / n-type transistor
N–P–N bezeichnet drei Halbleiterbereiche: n-Typ, p-Typ, n-Typ. Die Mehrheitsträger sind Elektronen im n-Typ und Löcher im p-Typ. Hier steuert ein kleiner Basisstrom den LED-Strom.
Resistor–capacitor circuit
R steht für Widerstand, C für Kapazität. Zusammen bestimmen sie, wie schnell sich die Kondensatorspannung ändert.
Analog-to-digital converter
ADC heißt Analog-to-digital converter, Analog-Digital-Wandler: Er misst eine Spannung und stellt sie als Zahl dar. Analog bedeutet eine kontinuierliche Größe, digital einzelne Codes. Die Referenz legt den Messbereich fest. Der Wandler erzeugt das Sensorsignal nicht; sein Eingang muss die zulässigen Grenzen einhalten.
B = Basis, C = Kollektor, E = Emitter: die drei Transistoranschlüsse. Die Basis steuert die Leitfähigkeit; der LED-Strom fließt durch Kollektor und Emitter.
VBE ist die Basis-Emitter-Spannung; VCE die Kollektor-Emitter-Spannung. Der zweite Anschluss ist der Bezug. Ib und Ic sind Basis- und Kollektorstrom.
Rb ist der Basiswiderstand; Rc der Widerstand im Kollektorzweig. R1 und R2 kennzeichnen verschiedene Widerstände, nicht deren Werte.
V = Volt (Spannung); A = Ampere (Strom); mA = 0,001 A. Ω = Ohm (Widerstand); kΩ = 1000 Ω. F = Farad (Kapazität); µF = 0,000001 F. s = Sekunde; W = Watt (Leistung). I = Strom; Vs = Versorgungsspannung; Vf = Dioden-Durchlassspannung; Vout = Ausgangsspannung; Vc = Kondensatorspannung; τ = R × C ist die Zeitkonstante.
Electrical power / watt
Leistung ist die Geschwindigkeit der Energieübertragung. Ein Watt (W) entspricht einem Joule pro Sekunde. Bei konstanter Spannung und konstantem Strom gilt P = V × I: Spannung mal Strom. Ein Widerstand wandelt elektrische Energie in Wärme um; seine Nennleistung begrenzt die sichere Wärmeabgabe.
Pull-up resistor
Ein Widerstand verbindet den Eingang mit der positiven Versorgung und sorgt bei offenem Schalter für einen hohen Pegel. Hoch heißt eine als logische 1 gelesene Spannung. Ein geschlossener Schalter nach Masse erzeugt niedrig, logisch 0; der Widerstand begrenzt den Schalterstrom.
Floating input
Ein Eingang schwebt, wenn nichts seine Spannung festlegt. Kleine Leckströme und benachbarte elektrische Signale können den Messwert ändern. Ein offener Schalter garantiert keine logische 0. Ein Widerstand zur Versorgung oder Masse legt den Ruhezustand fest.
Pulse-width modulation
PWM heißt Pulse-width modulation, Pulsweitenmodulation: Das Signal schaltet wiederholt ein und aus. Der eingeschaltete Zeitanteil verändert die mittlere Abgabe an die Last. Die Pulse behalten ihre volle Höhe; eine konstante Zwischenspannung braucht einen Filter. Last und Treiber haben Stromgrenzen.
Duty cycle
Der Tastgrad ist Einschaltzeit geteilt durch die Dauer eines vollständigen Zyklus, meist in Prozent. Bei Pulsen zwischen 0 und 5 V ergeben 25% eine zeitlich gemittelte Spannung von 1,25 V. Das garantiert nicht denselben Anteil wahrgenommener Helligkeit.
Frequency / hertz
Die Frequenz zählt Zyklen pro Sekunde. Ein Hertz (Hz) bedeutet einen Zyklus je Sekunde. Die Periodendauer ist die Länge eines Zyklus: Frequenz = 1/Periodendauer. 100 Hz haben 10 ms Periodendauer; eine Millisekunde ist eine Tausendstelsekunde.
Resolution / bit depth
Die Auflösung beschreibt die Feinheit der Bereichsaufteilung. Ein Bit ist eine Binärziffer, 0 oder 1. Ein N-Bit-Wandler besitzt 2^N Codes: 8 Bit ergeben 256. Mehr Codes bedeuten kleinere Schritte, aber nicht automatisch bessere Genauigkeit oder weniger elektrische Störungen.
Quantization
Quantisierung ordnet einer kontinuierlichen Messung einen von endlich vielen Codes zu. Eine kleine Spannungsänderung kann denselben Code liefern. Beim idealen N-Bit-Wandler beträgt die nominale Schrittweite Bereich/2^N. Unsicherheit bleibt auch mit perfekten Bauteilen; tatsächliche Übergangsgrenzen hängen vom Gerät ab.
Resistor–capacitor low-pass filter
RC heißt Resistor–capacitor, Widerstand und Kondensator. Mit einem Serienwiderstand und einem Kondensator vom Ausgang nach Masse folgt der Tiefpass langsamen Änderungen und dämpft schnelle. Die Kondensatorspannung springt nicht sofort. Die Beziehungen setzen eine ideale Quelle und geringe Ausgangsbelastung voraus.
Cutoff frequency
Für diesen idealen Filter gilt 1/(2πRC): R in Ohm, C in Farad und π ungefähr 3,1416. Bei der Grenzfrequenz ist die Ausgangsamplitude einer Sinuswelle etwa 70,7% der Eingangsamplitude. Oberhalb verschwindet der Ausgang nicht plötzlich.
555 timer
Der 555 ist ein Chip für einen einzelnen zeitlich begrenzten Puls oder wiederholte Pulse. Externe Widerstände und ein Kondensator bestimmen die Zeit. In der Standardschaltung verwenden interne Vergleiche ungefähr ein und zwei Drittel der Versorgungsspannung. Verschiedene 555-Versionen haben unterschiedliche Betriebsgrenzen.
Operational amplifier
Ein Operationsverstärker verstärkt die Spannungsdifferenz zwischen seinen Eingängen + und −. Rückführung eines Teils des Ausgangs nach − kann die Verstärkung festlegen: Ausgangsänderung geteilt durch Eingangsänderung. Versorgung, Eingangsbereich, Geschwindigkeit und Ausgangsstrom begrenzen seine Möglichkeiten.
Voltage buffer / voltage follower
Ein Spannungsfolger verwendet einen Operationsverstärker mit Ausgang an − und Signal an +. Innerhalb der Betriebsgrenzen folgt der Ausgang der Signalspannung und entnimmt der Quelle wenig Strom. Er verringert die Belastung der Quelle, erzeugt aber keine unbegrenzte Leistung.
Voltage comparator
Ein Komparator erkennt, welche von zwei Eingangsspannungen höher ist, und schaltet seinen Ausgang. Er macht aus einer stetigen Sensorspannung eine Ein/Aus-Entscheidung. Eingangsbereich und Ausgangsbeschaltung hängen vom Bauteil ab; ein Operationsverstärker ist nicht immer ein geeigneter Ersatz.
Hysteresis
Hysterese verwendet unterschiedliche Schwellen zum Ein- und Ausschalten. Dazwischen behält der Ausgang seinen vorherigen Zustand. Das verhindert häufiges Umschalten bei einem gestörten Signal nahe der Grenze. Ein Temperaturregler könnte bei 30 °C einschalten und bei 28 °C ausschalten.
Metric prefixes and units
Ein Vorsatz skaliert die Einheit: Milli (m) bedeutet 1/1000, Mikro (µ) 1/1000000 und Nano (n) 1/1000000000. mW (milliwatt, Milliwatt) misst Leistung; ms (millisecond, Millisekunde) misst Zeit. nF (nanofarad, Nanofarad) und µF (microfarad, Mikrofarad) messen Kapazität: gespeicherte Ladung je Volt. Hz (hertz, Hertz) bedeutet Zyklen pro Sekunde. Ein Bit (binary digit) ist eine Binärziffer, 0 oder 1.
Internal resistance
Eine Quelle lässt sich als ideale Spannung mit Innenwiderstand Ri in Reihe darstellen. Laststrom erzeugt Spannungsabfall I × Ri und Verlust I² × Ri. Dieses Thévenin-Ersatzbild berechnet weder Batteriechemie noch Laufzeit.
Wheatstone bridge
Vier Widerstände bilden zwei Spannungsteiler. Die Differenz ihrer Mittelpunkte zeigt eine Verstimmung; gleiche Widerstandsverhältnisse ergeben null. Ein Sensor verändert einen Zweig, ein Abgleichwiderstand stellt das Gleichgewicht ein. Das ideale Messgerät belastet die Teiler nicht.
Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
MOSFET bedeutet Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor. Gate-Source-Spannung VGS steuert den Drain-Source-Kanal; im n-Kanal sind Elektronen die beweglichen Ladungsträger. RDS(on) ist der eingeschaltete Widerstand. Die Schwellenspannung bezeichnet den Leitungsbeginn, keinen garantiert niedrigen Widerstand. VDS ist die Drain-Source-Spannung; hier liegt Source auf 0 V.
Alle Lektionen: Schalte eine Last mit einem elektrischen Feld
Zener diode
Eine Zenerdiode ist für den Durchbruch in Sperrrichtung ausgelegt. Ein Vorwiderstand begrenzt Strom und ermöglicht eine Spannung nahe dem Nennwert. Last und Zenerdiode teilen den verfügbaren Strom. Zu wenig Zenerstrom verliert die Regelung, zu viel verursacht übermäßige Verlustleistung.
Resistor Capacitor high-pass filter
RC bedeutet Resistor Capacitor, Widerstand–Kondensator. Ein Serienkondensator und Widerstand gegen Masse übertragen schnelle Änderungen besser; der Ausgang liegt am Widerstand. Unbelastet gilt fc = 1/(2πRC), mit etwa 70.7% Übertragung an der Grenze. Stationärer Gleichstrom wird im idealen Modell gesperrt.
Resistor Inductor circuit
Eine Spule speichert magnetische Energie und wirkt Stromänderungen entgegen. RL bedeutet Resistor Inductor, Widerstand–Spule; τ = L/R. L ist Induktivität in Henry, mH ist 1/1000 H. Energie beträgt L × I²/2; mJ ist 1/1000 Joule. Stromunterbrechung kann hohe Spannung erzeugen und liegt außerhalb dieses Modells.
Alle Lektionen: Eine Spule wehrt sich gegen plötzliche Stromänderungen
Resistor Inductor Capacitor circuit
RLC bedeutet Resistor Inductor Capacitor, Widerstand–Spule–Kondensator. In Reihe steigt induktiver Blindwiderstand XL mit Frequenz, kapazitiver XC sinkt. Blindwiderstand beschreibt den Widerstand durch Energiespeicherung in Ohm. Bei f0 = 1/(2π√(LC)) heben sie sich auf; der Widerstand begrenzt den Strom. Resonanz erzeugt keine Energie.
Full-wave bridge rectifier
AC bedeutet Alternating Current, Wechselstrom mit wechselnder Richtung. DC bedeutet Direct Current, Strom einer Richtung, dessen Stärke schwanken kann. Vier Dioden leiten beide Halbwellen gleichgerichtet durch die Last; jeweils zwei leiten. Die Pulse kommen mit doppelter Eingangsfrequenz und brauchen zusätzliche Filterung zur Glättung.
Inverting operational amplifier
Ein versorgter Operationsverstärker mit Gegenkopplung kehrt die Polarität um. Im idealen linearen Bereich gilt Verstärkung −Rf/Rin. Bei geerdetem anderen Eingang liegt der invertierende Eingang nahe 0 V: virtuelle Masse ohne direkte Masseleitung. Begrenzung an den Versorgungsschienen macht diese Näherung ungültig.
Non-inverting operational amplifier
Ein Signal am positiven Eingang behält seine Polarität. Gegenkopplung führt einen Ausgangsanteil zurück und bestimmt ideale Verstärkung 1 + Rf/Rg. Rg führt zu Masse, Rf zum Ausgang. Wird mehr Ausgangsspannung als verfügbar gefordert, begrenzt sie; die Eingangsspannungen müssen dann nicht gleich sein.
NOT AND logic gate
NAND bedeutet NOT AND, NICHT-UND: das UND-Ergebnis umkehren. Nur zwei Eingänge 1 ergeben Ausgang 0; alle anderen definierten Paare ergeben 1. Die Wahrheitstabelle hat vier Fälle. NAND-Gatter können andere Logikfunktionen bilden; reale Bauteile haben Spannungsschwellen und Verzögerung.
Monostable one-shot timer
Monostabil bedeutet einen stabilen Ruhezustand. Ein Trigger startet einen vorübergehenden Puls, danach kehrt die Schaltung zurück. Der ideale 555 lädt einen Kondensator auf zwei Drittel der Versorgung: T = ln(3) × R × C, etwa 1.099RC. R ist Widerstand, C Kapazität; ms ist 1/1000 Sekunde. Der Zeitschieber zeigt einen Zeitpunkt des Pulses.
Alle Lektionen: Antworte auf einen Druck mit einem Zeitimpuls
Comparator
Ein Komparator vergleicht zwei Eingangsspannungen und liefert einen hohen oder niedrigen Pegel statt einer verstärkten Kopie ihrer Differenz. Die Referenzspannung ist der Vergleichswert, die Schwelle der Umschaltwert. In diesem nichtinvertierenden Lernmodell ergibt ein Eingang über der Referenz 5 V, bei Gleichheit oder darunter 0 V. Gleichheit ist eine festgelegte Modellregel: Im echten Bauteil zählen Offset, Rauschen, Verzögerung und Ausgangsschaltung. Versorgungsschienen sind die Versorgungsspannungen, die den Ausgang begrenzen.
Schmitt trigger
Ein Schmitt-Trigger schaltet bei zwei verschiedenen Eingangsschwellen. Hysterese bedeutet, dass der Ausgang auch von seinem vorherigen Zustand abhängt: Zwischen den Schwellen behält er ihn. Hier setzt ein Eingang ab 3 V den Ausgang hoch, ein Eingang bis 2 V setzt ihn niedrig. Der Abstand von 1 V ist das Hystereseband. Positive Rückkopplung führt einen Teil des Ausgangs zurück und verstärkt die Änderung; echte Schaltungen können damit die Schwellen erzeugen. Dieses nichtinvertierende Modell gibt die Schwellen vor, ohne Rückkopplungswiderstände zu berechnen.
Electromagnetic relay
Ein elektromagnetisches Relais bewegt durch Spulenstrom mechanische Kontakte, die einen anderen Stromkreis öffnen oder schließen. NO heißt Normally Open, normalerweise offen: offen bei abgefallener Spule. NC heißt Normally Closed, normalerweise geschlossen: geschlossen bei abgefallener Spule. Die Spule ist eine Induktivität mit Wicklungswiderstand. Ihr Stromkreis kann elektrisch von den Kontakten getrennt sein, doch zulässige Spannungen und Ströme bleiben begrenzt. Der Versuch berechnet nur den Stromabfall, keine Kontaktbewegung oder geprüfte Isolationsfestigkeit.
Flyback diode
Eine Freilaufdiode bietet nach dem Abschalten einer Gleichstromspule einen Umlaufpfad für den Strom. Während der normalen Versorgung ist sie in Sperrrichtung geschaltet: Die Kathode, bei vielen Dioden durch einen Ring markiert, liegt zum Spulenplus, die Anode zum geschalteten Ende. Beim Abschalten kehrt die Spule ihre Spannung um, um den Strom fortzusetzen, und die Diode leitet. Das Modell verwendet 0.7 V Durchlassspannung und Wicklungswiderstand. Eine Begrenzung auf niedrige Spannung kann das Abfallen eines Relais verlangsamen.
Electromotive Force
EMF bedeutet Electromotive Force, elektromotorische Kraft (EMK): induzierte Spannung in Volt, keine mechanische Kraft. Die Gegen-EMK wirkt einer Stromänderung bei veränderlichem Magnetfeld entgegen. Mit passiver Vorzeichenkonvention gilt für den idealen induktiven Anteil Spannung = L × dI/dt: L ist Induktivität, dI/dt die Stromänderung pro Zeit. Eine echte Wicklung hat zusätzlich einen ohmschen Spannungsabfall. Der Freilaufpfad begrenzt die Abschaltspannung durch weiterfließenden Strom. Feldenergie wird in Wicklung und Diode umgesetzt und verschwindet nicht sofort.
Contact bounce
Kontaktprellen ist eine kurze Folge unerwünschter Öffnungen und Schließungen, während mechanische Kontakte nach dem Schalten zur Ruhe kommen. Ursache ist die Bewegung, nicht ein Komparator nahe einer elektrischen Schwelle. Entprellen übernimmt einen Zustand erst nach dem Abklingen, durch eine Zeitbedingung oder geeignete Schaltung. Hysterese allein beseitigt keine garantierten Umschaltungen über den ganzen Pegelbereich. Der Relaisversuch modelliert weder Bewegung noch Prellen; seine glatte Stromkurve sagt die Prelldauer nicht voraus.
Set Reset latch
SR bedeutet Set Reset, Setzen und Rücksetzen: Sie schreiben 1 und 0. Ein Latch speichert ein Bit, eine Binärziffer 0 oder 1. Zwei NOR-Gatter (NOT OR, NICHT ODER) koppeln ihre Ausgänge gegenseitig zurück. NOR liefert nur bei zwei Eingängen 0 eine 1. Hier ist logisch 1 gleich 5 V, logisch 0 gleich 0 V. S setzt, R setzt zurück, Q ist der gespeicherte Ausgang und Q̅ im gültigen Zustand sein Gegenteil. Bei S = R = 0 hält die Rückkopplung das Bit. Zwei Befehle 1 erzwingen beide Ausgänge 0. Ideale Eingänge, aktiv bei 1. S = R = 1 ist ungültig; danach bleibt bei 00 der Speicher unbestimmt, bis ein einzelner Befehl wirkt. Ausschalten setzt dieses Lehrmodell auf 0; echte Einschaltzustände sind nicht garantiert. Ohne Störungen und Verzögerungen. Gib mit Beide Eingänge freigeben S und R gleichzeitig auf 0 zurück.
NOT OR logic gate
NOR bedeutet NOT OR, NICHT ODER: Das ODER-Ergebnis wird umgekehrt. ODER ist 1, wenn irgendein Eingang 1 ist; NOR liefert nur bei zwei Eingängen 0 eine 1. Zwei rückgekoppelte NOR-Gatter können ein Bit halten. Ein einzelnes Gatter hat keinen Speicher. Echte Gatter besitzen Spannungsschwellen, Verzögerungen und Lastgrenzen.
Digital to Analog Converter
DAC bedeutet Digital to Analog Converter, Digital-Analog-Wandler: Eine Zahl wird zur Spannung. Die R–2R-Leiter nutzt Widerstände R und doppelt R. Ein Bit ist 0 oder 1. LSB (Least Significant Bit), niederwertigstes Bit, hat Gewicht 1; MSB (Most Significant Bit), höchstwertiges Bit, hier Gewicht 8. Vier Bits wählen 16 Pegel. b0–b3 haben Gewichte 1, 2, 4, 8; der Code ist ihre gewichtete Summe. Vout ist Ausgangs-, Vref Referenzspannung. Ein LSB-Schritt ist Vref/16. Code 15 bleibt einen Schritt unter Vref. Ideale Vierbit-Leiter mit Puffer, der die Spannung ohne Belastung der Leiter folgt. Ausgang unbelastet, Referenz Vref 1–5 V. Widerstandsfehler, Schaltspitzen, Einschwingzeit und Stromgrenzen fehlen.
Least Significant Bit
LSB bedeutet Least Significant Bit, niederwertigstes Bit, die Binärstelle mit dem kleinsten Gewicht. In diesem Vierbit-Wandler hat b0 das Codegewicht 1. Nur b0 von 0 auf 1 zu ändern erhöht den idealen Ausgang um Vref/16. Der Schritt beschreibt Auflösung, keine zugesicherte Messgenauigkeit.
Most Significant Bit
MSB bedeutet Most Significant Bit, höchstwertiges Bit, die Stelle mit dem größten Gewicht eines Wortes. Hier hat b3 Gewicht 8. Bei sonstigen Nullen ergibt es Code 8 und die halbe Referenzspannung. Im vorzeichenlosen Vierbit-Modell ist es kein Vorzeichenbit; alle Codes sind nichtnegativ.
Clock
Ein Takt ist ein wiederholtes Zeitsignal; CLK steht für Clock. Eine steigende Flanke wechselt von logisch 0 zu 1. Ein Binärzähler addiert eins pro empfangener Flanke. Ein Bit ist eine Binärziffer 0 oder 1; vier Bits haben 16 Zustände von 0000 bis 1111. Hz, Hertz, zählt Zyklen pro Sekunde. n zählt die empfangenen Flanken. Der Zählerstand ist n modulo 16, der Rest beim Teilen durch 16. Q0 ist das niederwertigste, Q3 das höchstwertige Bit. Bei ständigem Zählen macht Q0 einen Zyklus pro zwei Flanken, Q3 pro sechzehn. Wähle 0–32 bereits empfangene Flanken oder addiere eine mit Taktimpuls. Das ist eine Historienprobe, kein automatisch laufender Takt. Die Frequenz bestimmt wiederholte Ausgangsraten, nicht den gewählten Zählerstand. Ohne Verzögerung und Kontaktprellen. Taktimpuls endet bei 32 empfangenen Flanken. Zurücksetzen beginnt eine neue Probe.
Exclusive OR
XOR bedeutet Exclusive OR, Exklusiv-ODER. Bei zwei binären Eingängen ist der Ausgang 1, wenn sie verschieden sind, und 0, wenn sie gleich sind. ⊕ bezeichnet diese Operation. Zwei hohe Eingänge ergeben einen niedrigen Ausgang. Die Zustände berechnen keine Chipströme oder Verzögerungen.
Truth table
Eine Wahrheitstabelle zeigt alle Eingangskombinationen und die zugehörigen Ausgänge. Zwei binäre Eingänge benötigen vier Zeilen, drei benötigen acht. Sie beschreibt die Regel, keine zeitliche Reihenfolge. Alle Zeilen zu prüfen ist aussagekräftiger als eine einzige erfolgreiche Einstellung.
Half adder
Ein Halbaddierer addiert zwei Ein-Bit-Werte und erzeugt Summenbit S und Übertrag C. Die Summe verwendet Exklusiv-ODER; der Übertrag ist nur bei zwei Einsen hoch. Der Gesamtwert ist S + 2C. Ein Eingang für den vorherigen Übertrag fehlt.
Carry bit
Ein Übertragsbit gibt einen Teil der Summe an die nächste Binärstelle weiter. 1 + 1 ergibt binär 10: Summe 0, Übertrag 1. Der binäre Zustand besitzt relativ zur aktuellen Stelle das Gewicht zwei. C bedeutet hier Übertrag, nicht Kapazität oder Kollektor.
Full adder
Ein Volladdierer addiert A, B und den eingehenden Übertrag Cin: A + B + Cin = S + 2Cout. Zwei Halbaddierer und ein inklusives ODER können ihn aufbauen. Die Verbindung der Überträge zwischen Stellen ermöglicht das Addieren breiterer Binärzahlen.
Carry input
Cin bedeutet Carry input, Übertragseingang aus einer niedrigeren Binärstelle. Er ist ein dritter Summand, keine Freigabe. Bei A = B = 0 und Cin = 1 entstehen Summe 1 und Ausgangsübertrag 0. Die Weiterleitung in echten Schaltungen benötigt Zeit.
Multiplexer
MUX steht für Multiplexer: Er wählt einen Eingang für den Ausgang. Hier wählt S = 0 den Eingang A, S = 1 den Eingang B. Er bildet weder Summe noch Mittelwert. Reale Bausteine können Freigaben sowie Spannungs- und Geschwindigkeitsgrenzen besitzen.
Select input
Der Auswahleingang bestimmt, welche Daten den Multiplexer passieren. Sein Wert muss nicht dem ausgewählten Datenwert entsprechen: S = 0 wählt A auch bei A = 1. Hier heißt S Auswahl, beim Addierer Summe. Der Schaltungskontext entscheidet.
Binary decoder
Ein Binärdecoder wandelt einen Binärcode in eine ausgewählte Ausgangsleitung um. Zwei Bits wählen vier Leitungen. Hier gilt Code = b0 + 2b1; E = 1 aktiviert den ausgewählten hohen Ausgang, E = 0 deaktiviert alle. Andere Bausteine können andere Polaritäten verwenden.
One-hot encoding
One-Hot-Codierung stellt eine Auswahl durch genau ein hohes Bit in einer Gruppe dar. Vier Leitungen beschreiben vier Möglichkeiten, ebenso zwei Binärbits. Der deaktivierte Decoder liefert nur Nullen: Das ist keine fünfte One-Hot-Auswahl.
Parity bit
Ein Paritätsbit macht die Gesamtzahl der Einsen gerade oder ungerade. Hier erzeugt P = 1 bei ungerader Einsenzahl in drei Datenbits eine gerade Parität. Der Empfänger prüft die Daten zusammen mit dem ursprünglich übertragenen P. Die Fehlerstelle wird nicht bestimmt.
Bit error
Ein Bitfehler verändert 0 zu 1 oder umgekehrt. Parität erkennt eine ungerade Anzahl solcher Änderungen im Wort einschließlich Paritätsbit; eine gerade Anzahl kann unbemerkt bleiben. Das ursprüngliche gesendete P behalten: Eine Neuberechnung nach Datenänderung verdeckt den Fehler.
Inverting summing amplifier
Ein Summierer addiert Signale. Negative Rückkopplung führt den Ausgang zum subtrahierenden Eingang. Virtuelle Masse bleibt durch Rückkopplung nahe 0 V, ohne Draht zur Masse. Op amp bedeutet Operational Amplifier, Operationsverstärker: eine versorgte Schaltung, die die Differenz zweier Eingänge verstärkt. V1 und V2 erzeugen Ströme, die sich in Rf addieren. Verstärkungsbetrag g = Rf/10 kΩ; Vout kehrt das Vorzeichen der Summe um. Ideal, Ausgangsgrenzen ±12 V, zwei Eingänge mit 10 kΩ. Verstärkung setzt den Rückkopplungswiderstand. Ohne Rauschen, Last und Fehler.
Virtual ground
Virtuelle Masse ist ein Knoten, den negative Rückkopplung nahe dem Massepotenzial hält, ohne Draht zur Masse. Beim idealen Summierer liegt der nichtinvertierende Eingang an Masse; die Rückkopplung verändert den Ausgang und hält den invertierenden Eingang nahe 0 V. Hier addieren sich die Eingangsströme und fließen durch den Rückkopplungswiderstand. Das ist kein zusätzlicher Masseanschluss oder allgemeine Leistungsquelle. Es braucht einen versorgten Verstärker mit wirksamer Rückkopplung; an den Ausgangsgrenzen muss die Näherung nicht mehr gelten.
Difference amplifier
Ein Differenzverstärker subtrahiert Eingänge. Gleichtakt ist ihr gemeinsamer Anteil. CMRR bedeutet Common Mode Rejection Ratio, Gleichtaktunterdrückungsverhältnis: Unterdrückung des Gemeinsamen relativ zur Verstärkung der gewünschten Differenz. Op amp bedeutet Operational Amplifier, Operationsverstärker: eine versorgte Schaltung, die die Differenz zweier Eingänge verstärkt. Differenz V2 − V1; Vout = g × (V2 − V1). Beide Eingänge gleich anzuheben verändert das Ergebnis nicht. Vier Widerstände mit zwei exakt abgeglichenen Verhältnissen, Ausgang ±12 V. Ideale Gleichtaktunterdrückung; Eingangsgrenzen, Fehler, Rauschen und Geschwindigkeit fehlen.
Alle Lektionen: Behalte die Differenz, unterdrücke das Gemeinsame
Common Mode Rejection Ratio
CMRR bedeutet Common Mode Rejection Ratio, Gleichtaktunterdrückungsverhältnis: Verstärkung der gewünschten Differenz im Vergleich zur Verstärkung der unerwünschten gemeinsamen Spannung. Der Gleichtaktanteil ist der Mittelwert (V1 + V2)/2. Gleiche Änderungen beider Eingänge lassen ihre Differenz gleich. Exakt passende Widerstandsverhältnisse und ein idealer Operational Amplifier, Operationsverstärker, liefern gemeinsame Verstärkung null: das ideale Verhältnis ist unbegrenzt. Eine echte CMRR-Messung wird nicht simuliert. Widerstandsfehler und Verstärkerfehler machen aus Gleichtakt einen Ausgangsfehler.
Alle Lektionen: Behalte die Differenz, unterdrücke das Gemeinsame
Integrator
Ein Integrator sammelt den Eingang über die Zeit. Der Rückkopplungskondensator speichert angesammelte Ladung. Eine Anfangsbedingung ist der nötige Startwert einer Entwicklung; hier startet der Ausgang bei 0 V. Op amp bedeutet Operational Amplifier, Operationsverstärker: eine versorgte Schaltung, die die Differenz zweier Eingänge verstärkt. R ist der Widerstand, C die Kapazität; RC ist ihr Produkt, eine Zeitskala namens Zeitkonstante. RC = 0.1 s. Bei konstantem Vin ist der geforderte Ausgang −Vin × t/RC. t in Sekunden; 100 ms = 0.1 s. Das Minus kehrt die Richtung um. Konstanter Eingang, R = 10 kΩ, C = 10 µF, Grenzen ±10 V. Der Regler wählt einen Zeitpunkt, keine laufende Uhr. Jeder Rechenlauf startet bei 0 V; Offset und Leckage fehlen.
Initial condition
Eine Anfangsbedingung ist der Startwert, der eine Vorhersage eines zeitlich veränderlichen Systems ermöglicht. Beim Integrator ist es die Anfangsspannung des Kondensators und Ausgangs Vout(0). Späterer Ausgang ist dieser Wert plus die aufgesammelte Eingangswirkung. Hier beginnt jeder Rechenvorgang bei Vout(0) = 0 V. Der Zeitregler wählt eine neue Probe vom gleichen Start, statt den vorherigen Versuch fortzusetzen. Ein echter Kondensator kann bereits Ladung besitzen und muss nicht bei null beginnen.
Differentiator
Ein Differenzierer reagiert auf Änderungsgeschwindigkeit, nicht Endwert. Eine Rampe ändert Spannung gleichmäßig in endlicher Zeit. Anstiegsgeschwindigkeit ist die maximale Ausgangsänderung pro Zeit eines echten Verstärkers; diese Grenze fehlt hier. Op amp bedeutet Operational Amplifier, Operationsverstärker: eine versorgte Schaltung, die die Differenz zweier Eingänge verstärkt. R ist der Widerstand, C die Kapazität; RC ist ihr Produkt, eine Zeitskala namens Zeitkonstante. ΔV ist Gesamtänderung, T Dauer in Sekunden. Steigung ΔV/T; geforderter Ausgang −RC × ΔV/T. Fallende Rampe gibt positiven Ausgang. Ideale Rampe, R = 100 kΩ, C = 1 µF, RC = 0.1 s. Wert während der Rampe, Grenzen ±10 V. Keine Sprünge, Ecken, Rauschen oder Frequenzgrenzen.
Slew rate
Slew rate, maximale Ausgangsänderungsrate, ist die größte Geschwindigkeit, mit der ein realer Verstärker seine Ausgangsspannung ändern kann. Sie begrenzt den Ausgang und ist nicht die Eingangssteigung. Auch innerhalb der Versorgungsspannung kann der reale Ausgang einer zu schnellen Änderung nicht folgen. Der Differenzierer berechnet den idealen Ausgang während einer endlichen Rampe, ohne Slew Rate, Frequenzgrenzen oder Verhalten an den Ecken. Eingangsänderung geteilt durch Dauer ist die Eingangssteigung, keine Messung der Ausgangsgrenze.
Sample and hold
Abtasten und Halten erfasst Spannung für später. Ein Kondensator hält die Probe; ein idealer Puffer folgt ohne Eingangsstrom. Halteabfall ist Änderung der gespeicherten Spannung; hier entlädt ein Leckwiderstand zur Masse. R ist der Widerstand, C die Kapazität; RC ist ihr Produkt, eine Zeitskala namens Zeitkonstante. Vsample ist Startprobe, Rleak Leckwiderstand. Zeitkonstante τ = Rleak × C. Vhold = Vsample × exp(−t/τ); exp(x) heißt e hoch x. Wähle Anfangsprobe und vergangene Haltezeit: kein Erfassungsknopf oder laufender Verlauf. C = 1 µF, Leckpfad 100–1000 kΩ. Passives RC ohne andere reale Schalter-, Puffer- und Kondensatorleckagen.
Alle Lektionen: Halte einen Messwert und beobachte sein Sinken
Hold-voltage droop
Droop, Haltespannungsdrift, ist eine allmähliche Spannungsänderung beim Halten einer Probe. Hier speichert ein Kondensator die Anfangsspannung; ein paralleler Leckwiderstand nach Masse entfernt Ladung: Vhold = Vsample × exp(−t/(Rleak C)). Rleak ist Widerstand, C Kapazität und t vergangene Zeit; exp(x) bedeutet e hoch x. Das Produkt ist die Zeitkonstante. Nach einer Zeitkonstante bleiben etwa 36.8%. Dieser passive Leckpfad erzeugt exponentielles Abklingen. Echte Schalter, Puffer und Kondensatoren haben andere Leckmechanismen; Droop ist nicht immer exponentiell oder durch einen Widerstand beschrieben.
Alle Lektionen: Halte einen Messwert und beobachte sein Sinken
Window comparator
Ein Komparator vergleicht Spannungen und entscheidet hoch oder niedrig. Ein Fenster kombiniert zwei Vergleiche zwischen Unter- und Obergrenze. Fensterbreite ist deren Differenz. Hier ist der Ausgang nur strikt innen hoch. Vlow und Vhigh sind Grenzen. Vout = 5 V nur bei Vlow < Vin < Vhigh, sonst 0 V. Breite Vhigh − Vlow. Grenzübergang ändert die Entscheidung sofort. Ideale 0 V/5 V ohne Rauschen, Verzögerung und Erinnerung. Gleichheit ausgeschlossen. Zwei Grenzen erzeugen nicht automatisch Hysterese, die Abhängigkeit vom vorherigen Zustand.
Control deadband
Ein Totband der Regelung ist ein Eingangsbereich, in dem ein Regler keine Korrektur ausführt. Es kann Reaktionen auf kleine Abweichungen vermeiden, abhängig vom Regler. Unser Fensterdetektor meldet dagegen hoch für Werte strikt innerhalb des erlaubten Bereichs. Hysterese macht Schaltentscheidungen vom vorherigen Zustand abhängig: beim Steigen und Fallen können unterschiedliche Schwellen gelten. Ein statisches Totband oder zwei Fenstergrenzen erzeugen diese Erinnerung nicht automatisch. Die Lektion prüft ein Intervall ohne Regler und Hysterese.
Hobby servo
Ein Servo vereint Motor, Positionserfassung und interne Regelung, um die Welle auf eine Zielposition auszurichten. Ein Puls auf der Steuerleitung codiert das Ziel. Das Beispiel ordnet 1–2 ms den Winkeln 0–180° bei 20 ms Periode zu. Reale Bereiche, Richtung und Kalibrierung variieren; die Anzeige misst keine Welle und simuliert keine Mechanik.
Pulse Width
Pulse Width heißt Pulsbreite: die hohe Pulsdauer, hier w in Millisekunden. ms bedeutet millisecond, Millisekunde, 1/1000 Sekunde. Sie unterscheidet sich von der Periode, einem ganzen Zyklus, und dem Tastgrad, dessen hohem Anteil. Die Servoposition wird über die Breite angefordert; diese allein verrät keine verbrauchte Motorleistung.
Control lead
Eine Steuerleitung trägt einen Zeitbefehl zur Servoelektronik. Separate Versorgungsleitungen liefern Motorenergie. Steuerung und Versorgung brauchen eine gemeinsame Spannungsreferenz. GND bedeutet Ground, Masse beziehungsweise Schaltungsbezug; die Signalleitung wird dadurch keine Motorleistungsquelle. Versorgungsstrom und Belastung fehlen im Modell.
Stepper motor
Ein Schrittmotor bewegt die Welle schrittweise, wenn der Treiber Magnetfelder in den Wicklungen sequenziert. Eine Wicklung ist eine Drahtspule. Der Treiber führt Leistungsströme, der Befehl wählt Umfang und Richtung. Angeforderte Schritte bestätigen keine Position: Schritte können fehlen. Der Regler wählt einen Befehl ab null, keine aufsummierte Bewegung.
Full step
Ein Vollschritt ist ein ganzer Vorschub der gewählten Ansteuerfolge. Hier sind es 1.8°, sodass 200 Schritte 360° anfordern. Andere Motoren haben andere Winkel. Die Richtung bestimmt Winkel- und Umdrehungsvorzeichen. Mikroschritte unterteilen die elektrische Folge feiner; sie fehlen hier, und feinere Befehle garantieren nicht automatisch genauere Positionen.
Bipolar stepper drive
Bipolare Ansteuerung kehrt den Strom in zwei unabhängigen Wicklungen um. Bipolar bezeichnet hier Stromrichtungen, keine Halbleiterregionen eines Transistors. A und B sind Spulen, + und − Richtungsbefehle. Vier Zustände beginnen an gewählter Phase 0. Das sind Funktionsbefehle, keine gemessenen Ströme oder Anschlüsse eines bestimmten Treibers.
Piezoelectric transducer
Piezo steht für piezoelectric, piezoelektrisch. Das Material verformt sich durch Spannung; wiederholte Bewegung kann Luft schwingen lassen und Schall erzeugen. Ein passiver Piezo braucht wechselnde externe Ansteuerung. Mechanische Resonanzen und Schaltung beeinflussen das Ergebnis. Das Labor berechnet eine Welle; der kurze optionale Browserton ist kein kalibriertes Piezomodell.
Pitch
Tonhöhe ist der Eindruck eines hohen oder tiefen Tons. Bei wiederholten Tönen beeinflusst die Frequenz sie stark: mehr Zyklen je Sekunde klingen meist höher. Hz bedeutet hertz, Hertz, einen Zyklus je Sekunde. Tonhöhe ist keine Lautstärke. Tastgrad verändert die Form ohne neue Frequenz; Gerät und Hörer beeinflussen den Klang ebenfalls.
Square wave
Eine symmetrische Rechteckwelle wechselt zwei Pegel mit gleicher Dauer und 50% Tastgrad. Hier sind das 0 und V; 25% oder 75% ergeben eine allgemeine Rechteckwelle. T dauert einen Zyklus, D nennt dessen hohen Prozentanteil. Der Mittelwert V × D/100 ist weder konstante Leitungsspannung noch Piezo-Lautstärkemessung.
Ultrasonic sound
Ultraschall liegt über dem üblichen menschlichen Hörbereich. Ein Echo ist zurückgeworfener Schall. TOF bedeutet Time of Flight, Laufzeit einer Welle. Die gewählte Echozeit enthält Hin- und Rückweg. T ist Celsius-Temperatur, c Schallgeschwindigkeit, t Hin-Rückzeit in Sekunden. c = 331.3 + 0.606T; Entfernung = c × t/2. /2 berücksichtigt den Rückweg. 1 ms = 0.001 s; Meter × 100 sind Zentimeter. Näherung für trockene Luft bei 0–40 °C. Gewähltes gültiges Echo; keine Erkennung von Hindernissen, falschen Echos oder Feuchte. Statische Rechnung, kein laufender Sensor.
Reflected sound
Ein Echo ist von einer Fläche zum Empfänger zurückgeworfener Schall. Bekannte Geschwindigkeit und Verzögerung ergeben eine Weglänge. Form, Orientierung und Medium beeinflussen das Echo; mehrere Reflexionen können verwirren. Die Lektion beginnt mit einer gültigen gewählten Zeit und sagt keine tatsächliche Objekterkennung voraus.
Time of Flight
TOF bedeutet Time of Flight, Laufzeit einer Welle. Sie kann einen Weg oder Hin- und Rückweg bedeuten; die Konvention muss klar sein. Hier zählen beide Wege, daher Entfernung = Geschwindigkeit × Zeit/2. Temperatur gibt eine Trockenluft-Näherung, kein vollständiges Modell von Feuchte, Wind oder Reflexionen.
Wheatstone bridge
Eine Wheatstone-Brücke vergleicht zwei Spannungsteiler aus je zwei Widerständen. Abgleich bedeutet gleiche Mittelspannungen und Differenz null. Vs ist Versorgung, Rs gewählter Sensorwiderstand. mV heißt millivolt, Millivolt: 0.001 V. Vleft = Vs/2; Vright = Vs × Rs/(1000 + Rs). Vorzeichen-Differenz Vright − Vleft in Millivolt. Größerer unterer rechter Widerstand hebt diesen Mittelpunkt. Drei Widerstände 1000 Ω und ein gewählter 800–1200 Ω. Das Messgerät entnimmt keinen Strom. Kein Verstärker, keine reale Dehnungsmessung, Erwärmung oder Widerstandsfehler.
Bridge balance
Abgleich bedeutet gleiche Mittelspannungen und Differenz null, auch ohne Massepotenzial. Teilerverhältnisse müssen passen; nicht immer alle vier Widerstände gleich sein. Hier sind drei 1000 Ω, daher gleicht der vierte bei 1000 Ω ab. Differenz null bedeutet nicht Versorgung null.
Strain gauge
Ein Dehnungsmessstreifen ändert Widerstand beim Dehnen oder Stauchen des befestigten Materials. Dehnung ist Längenänderung geteilt durch Anfangslänge. Die Brücke wandelt Widerstandsänderung in Spannungsdifferenz. Hier wählt man Widerstand direkt, ohne Kalibrierung oder Messung von Kraft, Gewicht und Dehnung. Temperatur und Befestigung beeinflussen echte Messungen ebenfalls.
Universal Asynchronous Receiver/Transmitter
UART bedeutet Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, universeller asynchroner Empfänger/Sender: Bits nacheinander ohne gemeinsame Taktleitung. Ein Byte hat acht Bits. Baud zählt Symbole pro Sekunde, hier ein Bit je binärem Symbol. 8N1 bedeutet acht Datenbits, No parity, kein Paritätsprüfbit, ein Stoppbit. LSB bedeutet Least Significant Bit, niederwertigstes Bit, zuerst gesendet. ASCII bedeutet American Standard Code for Information Interchange, amerikanischer Standardcode zum Informationsaustausch mit 7 Bits: 65 ist A, 85 U, 255 liegt außerhalb ASCII. Ruhe 1, Start 0, Daten b0…b7, Stopp 1: zehn Perioden. Bit = 1000000/baud µs; Rahmen = 10000/baud ms. Ruhepausen sind nicht enthalten. Statischer Logikrahmen, kein aktiver Sender. µs bedeutet Mikrosekunde, 0.000001 s; ms Millisekunde, 0.001 s. Rauschen, Schnittstellenspannungen und Zeitfehler fehlen.
Baud rate
Baud zählt Symbole pro Sekunde, nicht Pegelwechsel. Hier trägt jedes binäre UART-Symbol ein Bit: Baud ist gleich gesamter Bitrate. 8N1 braucht zehn Perioden für acht Nutzbits; 9600 Baud ohne Pausen erlaubt höchstens 960 Bytes/s. Der Byteinhalt verändert die Periode nicht.
American Standard Code for Information Interchange
ASCII bedeutet American Standard Code for Information Interchange, amerikanischer Standardcode zum Informationsaustausch: 7 Bits, Werte 0–127. Einige steuern Aktionen statt Zeichen zu drucken. A ist 65, U 85; im Achtbit-Byte ist das höchste Bit null. 255 ist außerhalb Standard-ASCII. UART bestimmt keine Zeichenbedeutung.