Kostenlose Tutorials und Anleitungen zu digitaler Logik, Analogschaltungen und praktischer Elektronik. Baue echte Schaltungen, während du lernst.
Neu bei der Schaltungssimulation? So startest du in unter einer Minute:
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Klicke auf "Editor" in der Navigationsleiste. Du siehst eine leere Leinwand mit einer Bauteilpalette auf der linken Seite. Bauteile sind in Kategorien organisiert: Logikgatter, Ein-/Ausgänge, Analog und mehr.
Klicke auf ein Bauteil in der Palette, um es auszuwählen, und dann auf die Leinwand, um es zu platzieren. Klicke und ziehe zwischen Bauteil-Pins, um Leitungen zu zeichnen. Die Simulation läuft automatisch — schalte Schalter um und beobachte, wie sich Ausgänge in Echtzeit ändern.
Digitale Schaltungen arbeiten mit zwei Spannungspegeln, die binär 1 (HIGH) und 0 (LOW) darstellen. Durch die Kombination von Logikgattern kannst du Schaltungen bauen, die jede Berechnung durchführen können, die ein Computer ausführen kann.
Jede digitale Schaltung wird aus einer kleinen Anzahl grundlegender Gatter aufgebaut. Das AND-Gatter gibt nur dann HIGH aus, wenn alle Eingänge HIGH sind. Das OR-Gatter gibt HIGH aus, wenn ein beliebiger Eingang HIGH ist. Das NOT-Gatter (Inverter) kehrt ein Signal um: HIGH wird zu LOW und umgekehrt.
Aus diesen drei Grundgattern lassen sich alle anderen Gatter ableiten: NAND (NOT + AND), NOR (NOT + OR), XOR (exklusives OR — HIGH wenn sich die Eingänge unterscheiden) und XNOR (exklusives NOR — HIGH wenn die Eingänge übereinstimmen). Tatsächlich reichen allein NAND-Gatter aus, um jede digitale Schaltung zu bauen, weshalb sie als "universelle Gatter" bezeichnet werden.
Kombinatorische Schaltungen erzeugen Ausgänge, die nur von den aktuellen Eingängen abhängen (kein Speicher). Häufige Beispiele sind:
Sequentielle Schaltungen haben einen Speicher — ihre Ausgänge hängen sowohl von den aktuellen Eingängen als auch von vergangenen Zuständen ab. Der grundlegende Baustein ist das Flip-Flop:
Durch das Verbinden von Flip-Flops kannst du Zähler, Schieberegister und endliche Zustandsautomaten bauen — das Fundament aller Computerprozessoren.
Analoge Schaltungen arbeiten mit kontinuierlichen Spannungs- und Stromwerten. Das Verständnis analoger Elektronik ist essenziell für Netzteildesign, Signalverarbeitung, Sensorschnittstellen und Audiosysteme.
Das Ohmsche Gesetz (V = I × R) ist die Grundlage jeder Schaltungsanalyse. Spannung (V) gleich Strom (I) mal Widerstand (R). In Open Circuits kannst du einen Widerstand zwischen einer Spannungsquelle und Masse platzieren und dann die Spannungs-/Stromsonden verwenden, um das Ohmsche Gesetz direkt zu überprüfen.
Kirchhoffs Spannungsgesetz (KVL) besagt, dass die Summe aller Spannungen in einer geschlossenen Schleife null ist. Kirchhoffs Stromgesetz (KCL) besagt, dass die Summe der in einen Knoten eintretenden Ströme gleich der Summe der austretenden ist. Diese Gesetze bilden die Grundlage des Modified Nodal Analysis (MNA)-Algorithmus, der den Analogsimulator von Open Circuits antreibt.
Ein Spannungsteiler verwendet zwei in Reihe geschaltete Widerstände, um eine Ausgangsspannung zu erzeugen, die ein Bruchteil der Eingangsspannung ist. Die Ausgangsspannung beträgt: Vout = Vin × R2 / (R1 + R2). Spannungsteiler werden überall verwendet: zum Einstellen von Referenzspannungen, zum Auslesen von Sensoren, zur Vorspannung von Transistorschaltungen und zur Erstellung von ADC-Eingangsbereichen.
Eine Diode lässt Strom nur in eine Richtung fließen. Sie benötigt eine Mindest-Vorwärtsspannung (ca. 0,7 V für Silizium, 1,8–3,3 V für LEDs) um zu leiten. LEDs (Light Emitting Diodes) sind Dioden, die bei Vorwärtsbetrieb Licht ausstrahlen. Verwende immer einen Strombegrenzungswiderstand bei LEDs, um ein Durchbrennen zu verhindern.
In Open Circuits leuchten LEDs visuell auf, wenn ausreichend Strom durch sie fließt, sodass du leicht sehen kannst, welche Teile deiner Schaltung aktiv sind.
Ein Bipolartransistor (BJT) kann als elektronischer Schalter fungieren. Ein NPN-Transistor schaltet EIN, wenn ein kleiner Strom in seine Basis fließt, wodurch ein größerer Strom vom Kollektor zum Emitter fließen kann. Ein PNP-Transistor funktioniert umgekehrt — er schaltet EIN, wenn die Basis relativ zum Emitter auf LOW gezogen wird.
Transistorschalter werden verwendet, um LEDs, Motoren, Relais und andere Lasten mit schwachen Logiksignalen zu steuern. Open Circuits simuliert sowohl NPN- als auch PNP-Transistoren mit realistischer Verstärkung (Beta) und Sättigungsverhalten.
Ein op-amp ist ein Differenzverstärker mit hoher Verstärkung. In Open Circuits kannst du klassische op-amp-Schaltungen bauen:
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