Schaltungsentwurf mit konzentrierten Bauelementen

Die reale Welt ist analog

Das bedeutet, dass die physikalischen Größen (Kraft, Druck, Temperatur, Spannung, Strom, ...), in den den Größenordnungen unserer Wahrnehmung (realen Welt), einen zeit- und wertkontinuierlichen Verlauf haben.

Die analoge Elektronik ist eine Schnittstellentechnologie und muss sich kritischen Herausforderungen in der Signalverabeitungskette stellen. Der Aufwand im analogen Schaltungsentwurf ist entsprechend hoch und Bedarf vieler Kompetenzen.

konzentrierte Bauelemente

• passive, lineare Bauelemente 
• Widerstand als Verbraucher
• Kondensator als Speicher für elektrische Energie
• Spule als Speicher für magnetische Energie

• aktive, nichtlineare Bauelemente
• Dioden und Zenerdioden
• Transistoren (Bipolar- und Feldeffekttransistoren)

• aktive, lineare Baulemente
• Operationsverstärker

Entwurf analoger Schaltungen am Beispiel mit Sensoren

Durch Sensoren werden physikalische Größen aus der direkten Umgebung in Spannungen und Ströme umgewandelt. Im umgekehrten Fall wandeln Aktoren die Spannungssignale in die entsprechenden physikalischen Größen zurück. Signale setzen sich somit i.a. aus einem Spannungswert bzw. -verlauf und der Information über den Zustand der Umgebung zusammen. 

Bevor nun die analogen Signale einem Analog-Digital-Umsetzer zugeführt werden können, müssen sie i.d.R. mit einer Schaltung vernünftig aufbereitet werden. Dies geschieht, indem elektronische Bauelemente und Komponenten zu einem Netzwerk verknüpft werden, um eine eindeutig vorgegebene spezifizierte technische Funktion zu realisieren.

Schaltungen mit Dioden/Zenerdioden/LED

• Stromventil/Stromschalter/LED
• Schutzschaltungen
• Spannungsstabilisierung
• Beleuchtung

Transistorschaltungstechnik

• Stromquelle
• (Strom-) Treiber
• Inverter
• Signalverstärker

Operationsverstärkertechnik

• Komparatoren
• Schmitt-Trigger
• Signalverstärker
• Signalverarbeitung
• Signalgenerator/-oszillator
• Elektronische Filter/Regler

Operationsverstärker sind universell einsetzbare aktive Bauelemente, mit denen relative einfach und schnell sehr viele Schaltungsfunktionen realisiert werden können. Es wäre durchaus angebracht, Operationsverstärker als das "Schweizer Messer" der Elektronik zu bezeichnen :)!