PC-Technik

PCTSEL
Autor: Oliver Haustein
PC-Technik
Überarbeitete Ausgabe vom 26. Juli 2006
© by HERDT-Verlag für Bildungsmedien GmbH,
Bodenheim
Systemelektronik
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PCTSEL
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INHALTSVERZEICHNIS
1 Informationen zu dieser Unterlage............... 4
1.1
Voraussetzungen und Ziele ............................. 4
1.2
Aufbau und Konventionen................................ 5
2 Physikalische Grundgrößen ......................... 6
2.1
Was ist Strom? ................................................ 6
2.2
Technische und physikalische Stromrichtung .... 7
PC-Technik - Systemelektronik
7 Arbeitsspeicher ........................................... 64
7.1
Speichertechnologien .................................... 64
7.2
Speicherbausteine ......................................... 66
7.3
Speicher-Refresh........................................... 69
7.4
Speicheroptimierung...................................... 70
7.5
Cache-Speicher ............................................. 71
7.6
Shadow-RAM ................................................ 73
2.3
Elektrische Spannung ...................................... 8
2.4
Elektrische Stromstärke ................................. 10
2.5
Elektrischer Widerstand und elektrischer
Leitwert .......................................................... 10
8.1
Der XT-Bus.................................................... 74
8.2
Der AT-Bus.................................................... 76
2.6
Elektrische Arbeit, Energie, Leistung ............. 12
8.3
Der PCI-Bus .................................................. 78
2.7
Einige Gesetzmäßigkeiten der Elektronik ...... 12
8.4
Der AGP-Steckplatz....................................... 81
8.5
PCI-Express .................................................. 83
8.6
Weitere Anschlüsse ....................................... 84
3 Elektronische Bauelemente........................ 14
3.1
Widerstand..................................................... 14
3.2
Kondensator .................................................. 17
8 Bussysteme.................................................. 74
9 Schnittstellen ............................................... 86
3.3
Spule ............................................................. 21
9.1
I/O- und Schnittstellenkarten.......................... 86
3.4
Diode ............................................................. 22
9.2
Die serielle Schnittstelle................................. 86
3.5
LED................................................................ 23
9.3
Die parallele Schnittstelle............................... 90
3.6
Transistor....................................................... 24
9.4
VGA............................................................... 92
3.7
Quarz............................................................. 26
9.5
Der Gameport (Joystickanschluss) ................ 95
3.8
Integrierte Schaltkreise .................................. 27
9.6
PCMCIA ........................................................ 96
3.9
IC-Sockel ....................................................... 29
9.7
USB ............................................................... 99
3.10
Kühlkörper ..................................................... 29
9.8
FireWire....................................................... 100
3.11
Weitere Bauelemente .................................... 30
3.12
Bauformen elektronischer Elemente .............. 30
4 Schutzmaßnahmen und Vorschriften ........ 32
4.1
Unfallverhütung.............................................. 32
4.2
Vorschriften und Empfehlungen ..................... 33
4.3
Entsorgung von Elektronikschrott .................. 34
5 Mainboard, Chipsatz und Netzteil .............. 36
5.1
Aufbau des Mainboards ................................. 36
5.2
Prozessorsockel ............................................ 36
5.3
Chipsatz......................................................... 38
5.4
Taktfrequenzen .............................................. 42
5.5
Datenraten ..................................................... 44
5.6
Steckplätze .................................................... 46
5.7
Anschlüsse .................................................... 47
5.8
Netzteil........................................................... 48
6 Prozessoren ................................................. 50
6.1
Entwicklung der Prozessoren......................... 50
6.2
Weitere Prozessor-Technologien ................... 55
6.3
Der Aufbau einer CPU ................................... 58
6.4
Betriebsmodi des Prozessors ........................ 62
10 Festplatten und Controller........................ 102
10.1
Festplatten................................................... 102
10.2
Festplatten-Controller .................................. 105
10.3
Grenzen bei Festplattengrößen ................... 108
11 Netzteil einbauen ....................................... 110
11.1
Gehäuse öffnen ........................................... 110
11.2
Netzteil einbauen ......................................... 111
12 Mainboard bestücken................................ 114
12.1
Mainboard konfigurieren .............................. 114
12.2
Prozessor einbauen..................................... 116
12.3
Kühlkörper montieren .................................. 118
12.4
Lüfter montieren .......................................... 120
12.5
Arbeitsspeicher einbauen ............................ 123
13 Mainboard einbauen.................................. 126
13.1
Gehäuse vorbereiten ................................... 126
13.2
Einbau des Mainboards durchführen ........... 127
13.3
Spannungsversorgung anschließen............. 128
13.4
Bedienelemente anschließen....................... 129
I
Inhaltsverzeichnis
14 Interne Laufwerke einbauen .....................132
14.1
IDE-Laufwerke konfigurieren ........................132
14.2
Laufwerkskäfig ausbauen .............................133
14.3
Diskettenlaufwerk einbauen..........................133
14.4
Festplattenlaufwerk einbauen.......................134
14.5
Laufwerkskäfig einbauen..............................135
14.6
CD-ROM-Laufwerk einbauen .......................136
15 Interne Laufwerke anschließen ................138
15.1
Kabel bereitstellen........................................138
15.2
Diskettenlaufwerk anschließen .....................139
15.3
Festplattenlaufwerk anschließen ..................141
15.4
CD-ROM-Laufwerk anschließen...................143
16 PC-Umbau abschließen.............................146
16.1
Grafikkarte einbauen ....................................146
16.2
Gehäuse schließen.......................................148
18.3
Diagnose unter Windows ............................. 161
18.4
Hardware-Diagnose ..................................... 162
18.5
Elektrische Diagnose.................................... 164
18.6
Serielle Kommunikation testen ..................... 166
18.7
Parallelschnittstelle testen............................ 167
19 BIOS-Einstellungen ................................... 168
19.1
BIOS-Grundeinstellungen ............................ 168
19.2
Erweiterte BIOS-Einstellungen ..................... 169
19.3
Power-Management-Einstellungen .............. 172
19.4
PCI/Plug-&-Play-Einstellungen..................... 175
19.5
Einstellungen der integrierten
Schnittstellen................................................ 176
19.6
CPU-Einstellungen ....................................... 179
19.7
BIOS-Hardware-Monitor ............................... 180
19.8
BIOS-Passwörter ......................................... 181
19.9
BIOS nach Passwortverlust zurücksetzen.... 183
20 BIOS updaten und programmieren.......... 184
17 Sicherheitstechnische Prüfung................150
17.1
Rechtsgrundlagen ........................................150
17.2
Die Wiederholungsprüfung ...........................151
20.1
Vorbereitung zum BIOS-Update................... 184
20.2
BIOS-Update bereitstellen............................ 186
20.3
BIOS-Update durchführen ............................ 188
20.4
Absturz beim BIOS-Update - was nun?........ 189
20.5
Programmierung des CMOS ........................ 191
18 Fehlersuche und -beseitigung..................154
18.1
Startbildschirm..............................................154
18.2
Diagnose unter MS-DOS..............................156
Stichwortverzeichnis...................................... 194
3
PC-Technik - Systemelektronik
3
Elektronische Bauelemente
In diesem Kapitel erfahren Sie
/
welche Bauelemente es in der Elektronik gibt
/
wie diese Bauelemente arbeiten
/
welche Bauformen es gibt
Voraussetzungen
3.1
t
Strom, Spannung und Widerstand - Grundlagen
t
PC-Technik - Grundlagen
Widerstand
Aufbau und Funktion von Widerständen
Physikalisch besteht er aus einer Kohle- oder Metallschicht, die einen spezifischen Widerstandswert aufweist.
Diese wird in zylindrischer Form in ein Gehäuse gebracht und mit zwei Anschlussfüßen zum Einlöten des Widerstandes versehen.
Das Gehäuse des Widerstandes kann unterschiedliche
Farben aufweisen, wobei die Farbe keine Aussage über
den Widerstand selbst trifft. Auf dem Widerstand sind
allerdings mehrere Farbringe angebracht. Aus diesen
Farbringen können Sie die elektrische Größe des Widerstandes ablesen.
Begonnen wird dabei jeweils mit dem breitesten Ring.
Dieser kennzeichnet dann die erste Stelle. Jede Farbe
repräsentiert eine Ziffer. Der letzte Ring steht für die
Zehnerpotenz des Widerstandes.
Die Farbringe kennzeichnen die elektrische Größe des
Widerstandes
Zahlenwert der Farbringe
14
Farbe
Ziffer
Farbe
Ziffer
Schwarz
0
Grün
5
Braun
1
Blau
6
Rot
2
Violett
7
Orange
3
Grau
8
Gelb
4
Weiß
9
3
Elektronische Bauelemente
Beispiel zum Identifizieren eines Widerstandes
Die Bedeutung der Farbringe von links nach rechts:
braun ....................1
grau......................8
schwarz ................0
rot ........................2
gold ......................(Toleranz)
Zusammengefasst ergibt das
1 8 0 D 102 = 18 kΩ
braun
grau
rot
gold
schwarz
Schaltzeichen eines Widerstandes
Reihenschaltung von Widerständen
Von einer Reihenschaltung spricht man, wenn ein Widerstand in Form einer Kette mit dem anderen verbunden ist.
Der Ausgang von Widerstand 1 ist mit dem Eingang von
Reihenschaltung von Widerständen
Widerstand 2 verbunden.
In diesem Fall ergibt sich der Gesamtwiderstand der Anordnung aus der Summe der Einzelwiderstände.
Dieser Zusammenhang gilt auch für eine Reihenschaltung von mehr als zwei Widerständen.
Mathematische Berechnung
R Gesamt = R 1 + R 2
Notizen
15
3
PC-Technik - Systemelektronik
Parallelschaltung von Widerständen
Von einer Parallelschaltung spricht man, wenn
beide Widerstände jeweils an deren Eingang
und an deren Ausgang miteinander verbunden
sind.
In diesem Fall ergibt sich der Gesamtwiderstand der Anordnung aus dem Kehrwert der
Summe der Kehrwerte der Einzelwiderstände.
Dieser Zusammenhang gilt auch für eine Parallelschaltung von mehr als zwei Widerständen.
Parallelschaltung von Widerständen
Mathematische Berechnung
1
R Gesamt
=
1
1
+
R1 R 2
oder
R Gesamt =
1
1
1
+
R1 R 2
Parallelschaltung von zwei Widerständen
Bei einer Parallelschaltung von nur zwei Widerständen lässt sich die Formel vereinfachen:
R Gesamt =
R1 ⋅ R 2
R1 + R 2
Widerstands-Normreihen
Es gibt nur eine bestimmte Anzahl an Widerstandswerten. Diese werden auch als die Widerstandsreihen bezeichnet. Übliche Widerstandsreihen sind die Reihe E6 und E12. Die Zahl gibt dabei an, wie viele Werte pro
Dekade existieren.
Reihe
E6
1,0
E12
1,0
1,5
1,2
1,5
2,2
1,8
2,2
3,3
2,7
3,3
4,7
3,9
4,7
Durch die Widerstands-Normreihe ist auch die Toleranz des Widerstandes festgelegt:
16
Widerstandsreihe
Toleranz
E6
±20 %
E12
±10 %
E24
±5 %
E48
±2,5 %
E96
±1 %
E192
±0,5 %
6,8
5,6
6,8
8,2
3
Elektronische Bauelemente
3.2
Kondensator
Aufbau von Kondensatoren
Ein Kondensator lässt sich ganz allgemein als Energiespeicher
bezeichnen. Er besteht aus zwei Platten, die im geladenen
Zustand polarisiert sind (sowohl positiv als auch negativ).
Beide Platten sind voneinander isoliert. Diese Isolierung wird
als Dielektrikum bezeichnet.
Dielektrikum
Das Dielektrikum kann die beiden Platten nur als Idealvorstellung vollkommen voneinander isolieren. Im tatsächlichen Betrieb werden geringfügig Ladungsträger durch das Dielektrikum wandern. Man spricht hier von einem Isolationsverlust.
Außerdem darf ein Kondensator nur bis zu einer bestimmten
Spannung betrieben werden. Oberhalb dieser Spannung ist
die Isolationsfähigkeit des Dielektrikums nicht mehr gewährleistet. Man spricht hier von der Durchschlagsfestigkeit.
Funktionsweise eines Kondensators
Kondensatorplatten
Aufbau eines Kondensators
Ein Kondensator dient in erster Linie als Energiespeicher. Die beiden Platten, auf denen Ladungsträgerüberschuss bzw. Ladungsträgermangel herrscht, nehmen entsprechend der Kapazität des Kondensators Ladungen
auf und speichern diese Ladung.
Aufgrund der verhältnismäßig geringen Kapazitäten eines Kondensators eignen sich diese Bauelemente allerdings nicht dazu, Energien zum Betrieb eines Verbrauchers zu speichern, wie zum Beispiel eine Batterie oder
ein Akkumulator.
Kondensatoren werden eingesetzt, wenn es darum geht, eine zeitliche Verzögerung im Ablauf einer Schaltung
herbeizuführen oder für kurze Zeit niedrige Energiemengen zu speichern.
Die Leistungsfähigkeit eines Kondensators wird mit seiner Kapazität C beschrieben. Sie wird in der Einheit F
angegeben.
Schaltzeichen eines Kondensators
Kondensatortypen nach Material des Dielektrikums
v
Kunststoff-Kondensatoren
v
Metall-Papier-Kondensatoren
v
Metall-Kunststoff-Kondensatoren
v
Keramik-Kondensatoren
v
Elektrolyt-Kondensatoren
v
Tantal-Kondensatoren
17
3
PC-Technik - Systemelektronik
Kunststoff-Kondensatoren
Zur Herstellung von Kunststoff-Kondensatoren werden zwei
Metallfolien (der Energiespeicher) und isolierende Kunststofffolien (das Dielektrikum) übereinander gelegt und dann aufgewickelt. Jede der beiden Metallfolien wird mit einem Anschluss versehen.
Die aufgewickelten Folien werden in einem Gehäuse (Kunststoff oder Metall) untergebracht, das luft- und feuchtigkeitsdicht verschlossen wird.
Metallfolien
Isolierstoff
(Dielektrikum)
Es gibt auch Kondensatoren, bei denen anstelle des Kunststoffes Papier als Dielektrikum verwendet wird. Diese Art
von Kondensatoren wird aber aufgrund der ungünstigen
Eigenschaften von Papier als Isolator kaum noch eingesetzt. Der Aufbau eines Kunststoff-Kondensators
Metall-Papier-Kondensatoren (MP-Kondensatoren)
Bei einem Metall-Papier-Kondensator wird Papier als Dielektrikum verwendet. Auf das Papier wird eine dünne
Metallschicht aufgedampft. Diese Metallschicht erfüllt die Rolle des Energiespeichers. Die gesamte Dicke dieser Schicht beträgt ungefähr 0,05 µm.
Für die Kapazität eines Kondensators ist lediglich die Größe der Energiespeicherflächen ausschlaggebend,
nicht aber deren Dicke. Auf diese Weise lassen sich Kondensatoren mit hoher Kapazität herstellen.
Wenn die Durchschlagsspannung überschritten wird, entsteht aufgrund des hohen Stromflusses durch das Dielektrikum eine starke Erwärmung. Diese Erwärmung lässt das Metall an der Stelle des Durchschlags verdampfen. Somit wird die schadhafte Stelle nicht mehr mit Ladungsträgern versorgt. Man bezeichnet diesen
Effekt als Selbstheilung von Kondensatoren.
Metall-Kunststoff-Kondensatoren (MK-Kondensatoren)
Der Aufbau eines Metall-Kunststoff-Kondensators entspricht grundsätzlich dem eines Metall-Papier-Kondensators. Als Dielektrikum wird anstatt von Papier Kunststoff eingesetzt. Bei dieser Technologie können Schichtdicken von weniger als 0,02 µm erreicht werden, was zu einer weiteren Erhöhung der Kapazität führt.
Bei Metall-Kondensatoren unterscheidet man verschiedene Typen, je nach verwendetem Kunststoffmaterial:
v
MKC-Kondensatoren (Kunststoff: Polykarbonat)
v
MKS-Kondensatoren (Kunststoff: Polystyrol)
v
MKT-Kondensatoren (Kunststoff: Polyäthylenterephthalat)
v
MKU-Kondensatoren (Kunststoff: Zelluloseacetat)
MK-Kondensatoren verfügen ebenso wie MP-Kondensatoren über die Möglichkeit der Selbstheilung.
Keramik-Kondensatoren
Bei Keramik-Kondensatoren kommt als Isolationsstoff Keramik zum Einsatz. Man unterscheidet zwei Gruppen:
v
Gruppe 1
v
Gruppe 2
Bei Kondensatoren der Gruppe 1 werden als Dielektrikum keramische Stoffe verwendet, die zwar sehr temperaturbeständige Werte aufweisen, aber nur schlechte isolierende Eigenschaften besitzen. Mit diesen Kondensatoren können Schaltkreise aufgebaut werden, die keine hohe Kapazität erfordern, dafür aber nicht stark
temperaturabhängig sein sollen. Ein typischer Anwendungsfall hierfür sind Schwingkreise.
Die Keramik, die bei Kondensatoren der Gruppe 2 als Dielektrikum eingesetzt wird, weist wesentlich bessere
isolierende Eigenschaften auf. Somit ist es möglich, Kondensatoren mit deutlich höherer Kapazität herzustellen. Allerdings sind diese Kondensatoren gegenüber Temperatureinflüssen äußerst instabil.
18
Elektronische Bauelemente
3
Elektrolyt-Kondensatoren
Bei Elektrolyt-Kondensatoren werden zwei verschiedene Energiespeicher eingesetzt. Der eine Kondensatorbelag wird durch eine Metallfolie realisiert, der andere
durch eine elektrisch leitende Flüssigkeit. Als Dielektrikum wird eine dünne Oxidschicht verwendet, die auf der Metallfolie angebracht ist.
Die so entstehenden Schichten sind wiederum sehr dünn, und es können sehr große Kapazitäten erzielt werden. Durch das Aufrauen der Metallschicht wird deren
Oberfläche zusätzlich noch vergrößert. Der Elektrolyt passt sich - aufgrund des
flüssigen Aggregatszustandes - dieser Oberfläche an. Damit kann die Kapazität
eines Elektrolyt-Kondensators nahezu noch einmal verzehnfacht werden. Als NachEin Elektrolytkondensator
teil treten hier allerdings größere elektrische Verluste durch das Dielektrikum auf.
Elektrolyt-Kondensatoren werden auch häufig als "Elkos" bezeichnet. Im Gegensatz zu den anderen Kondensatortypen ist bei ihnen die Polung entscheidend. Die Metallfolie muss immer das positivere Potenzial führen
und der Elektrolyt das negativere Potenzial. Ein Umpolen ist nur bis zu Spannungen von 2 V zulässig. Ansonsten wird die Oxidschicht abgebaut, und es wird ein Gas gebildet. Das kann dann letztendlich zu einer Explosion des Kondensators führen.
Bei Elektrolyt-Kondensatoren wird der negative Pol durch eine Markierung gekennzeichnet. Auch im Schaltplan werden Elektrolyt-Kondensatoren anders dargestellt und mit deren Polarität versehen:
Elektrolyt-Kondensatoren weisen verhältnismäßig hohe Kapazitäten auf.
Tantal-Kondensatoren
Tantal-Kondensatoren sind vom Aufbau mit Elektrolyt-Kondensatoren zu vergleichen. Als Oxidschicht wird
Tantalpentoxid eingesetzt. Dieses Material ist zwar sehr teuer, weist aber sehr gute isolierende Eigenschaften
auf. Somit werden hier sehr große Kapazitäten auf kleinem Raum erzielt.
Tantal-Kondensatoren gibt es auch in ungepolter Ausführung, die dann üblicherweise bei gleicher Baugröße
nur die halbe Kapazität aufweisen.
Mit Tantal-Kondensatoren können Schaltkreise mit sehr hohen Anforderungen realisiert werden.
Notizen
19
3
PC-Technik - Systemelektronik
Reihenschaltung von Kondensatoren
Von einer Reihenschaltung spricht man, wenn ein
Kondensator in Form einer Kette mit dem anderen
verbunden ist. Der Ausgang des ersten Kondensators
ist mit dem Eingang des zweiten Kondensators ver- Reihenschaltung von Kondensatoren
bunden.
In diesem Fall ergibt sich die Gesamtkapazität der Anordnung aus dem Kehrwert der Summe der Kehrwerte
der Einzelkapazitäten.
Dieser Zusammenhang gilt auch für eine Reihenschaltung von mehr als zwei Kondensatoren.
Mathematische Berechnung
1
C Gesamt
=
1
1
+
C1 C 2
oder
C Gesamt =
1
1
1
+
C1 C 2
Parallelschaltung von Kondensatoren
Von einer Parallelschaltung spricht man, wenn mehrere Kondensatoren sowohl an ihren Eingangspins als
auch an ihren Ausgangspins miteinander verbunden
sind.
In diesem Fall ergibt sich der Gesamtwiderstand der
Anordnung aus der Summe der einzelnen Kapazitäten.
Diese Gesetzmäßigkeit gilt auch für die Parallelschaltung von mehr als zwei Kondensatoren.
Parallelschaltung von Kondensatoren
Mathematische Berechnung
C Gesamt = C1 + C 2
Blindwiderstand eines Kondensators
Im entleerten Zustand kann ein Kondensator Ladung aufnehmen, bis seine Kapazität erreicht ist. Bis zu diesem Zeitpunkt fließt in dem Zweig des Schaltkreises ein Strom, der mit steigender Ladung des Kondensators
zunehmend kleiner wird.
Wenn nun die Polarität des Stromkreises umgedreht wird, dann ändert sich auch die Stromrichtung und der
Kondensator wird entladen. Es fließt wiederum ein Strom, bis der Kondensator entleert ist.
Bei dauerndem Wechseln der Polarität entsteht somit ein anhaltender Stromfluss. Der Kondensator wirkt jetzt
nicht mehr nur als Energiespeicher, sondern auch als Widerstand, weil er den Stromfluss in diesem Zweig begrenzt, aber nicht unterbricht.
Dies wird als der kapazitive Blindwiderstand XC bezeichnet.
Berechnung des kapazitiven Blindwiderstandes
XC =
20
1
2⋅π⋅f ⋅C
3
Elektronische Bauelemente
Dabei ist:
XC
f
C
kapazitiver Blindwiderstand
Frequenz, mit der die Polarität geändert wird
Kapazität des Kondensators
Beispielrechnung für den kapazitiven Blindwiderstand
In einem Stromkreis wird bei einer Frequenz von 440 Hz ein Kondensator der Kapazität 47 nF eingesetzt. Sein
kapazitiver Blindwiderstand wäre in dem Fall:
XC =
1
2 ⋅ π ⋅ 440 ⋅ 47 ⋅ 10 −9
1
s
As
V
X C = 7700 VA = 7,7 kΩ
3.3
Spule
Allgemeines über Induktivitäten
Bei einer Spule handelt es sich in der Ursprungsform um die Aufwicklung
eines elektrischen Leiters. Fließt durch diese Aufwicklung (die Spule) ein
Strom, so entsteht um diese Anordnung herum ein magnetisches Feld.
Jede Änderung des magnetischen Feldes erzeugt in der Spule wiederum
eine Spannung. Man nennt dies Selbstinduktion.
Darin liegt der besondere Effekt der Spule. Wenn beim Stromfluss durch
eine Spule eine Änderung auftritt (zum Beispiel ein Abschalten der Spannungsquelle), so induziert das magnetische Feld der Spule in ihr eine
Spannung, die dem auftretenden Effekt entgegenwirkt.
Wenn also zum Beispiel die Spannungsquelle eines Schaltkreises abgeschaltet wird, so ändert sich der Stromfluss durch die Spule auf null. Die
Spule selbst induziert jetzt über das vorhandene magnetische Feld eine
Spannung, die so gerichtet ist, dass ein Stromfluss auftritt, der in Richtung und Betrag dem vor der Abschaltung des Stromkreises entspricht.
Aufbau einer Spule
Notizen
21
3
PC-Technik - Systemelektronik
Dieser Stromfluss ist nicht von unendlicher Dauer. Er dauert nur so lange an, wie das magnetische Feld die
Energie hat, diesen Effekt zu erzeugen.
Die Leistungsfähigkeit einer Spule wird mit ihrer Induktivität L beschrieben. Sie wird in der Einheit H angegeben.
Spulen kommen in elektronischen Schaltkreisen selten zum Einsatz.
Schaltzeichen einer Spule
3.4
Diode
Aufbau einer Diode
Eine Diode ist ein Halbleiter. Ein Halbleiter besteht aus
Kristallen, die mit sehr hoher Reinheit erzeugt werden.
Diese Kristalle werden gezielt mit Verunreinigungen versetzt. Man nennt diesen Vorgang Dotierung. Die Kristalle,
die mit positiven Ladungsträgern dotiert sind, nennt man
p-Kristalle, diejenigen, die mit negativen Ladungsträgern
dotiert sind, heißen n-Kristalle.
Üblicherweise wird Silizium als Halbleitermaterial verwen- Auf den ersten Blick unterscheidet sich die Diode
det. Man erhält somit p-Silizium und n-Silizium. Die Stelle, äußerlich kaum von einem Widerstand
an der beide Kristalle miteinander verbunden sind, heißt
pn-Übergang.
Der Anschluss der p-Kristalle wird auch als Anode der Diode bezeichnet. Analog dazu heißt der Anschluss der
n-Kristalle Kathode.
Damit die Diode nicht versehentlich falsch herum eingebaut wird, ist die Kathodenseite mit einem Ring gekennzeichnet.
Funktionsweise einer Diode
Für den Strom funktioniert die Diode wie eine Einbahnstraße. Der Strom kann nur von
der Anode zur Kathode fließen, in anderer Richtung ist der Stromkreis gesperrt.
Wenn das Spannungspotenzial an der Anode größer ist als das an der Kathode, dann
bezeichnet man dies als den Betrieb in Durchflussrichtung. Die Diode beschränkt den
Stromfluss nicht, und an ihr fällt eine konstante Spannung von ca. 0,7 V (bei
Siliziumdioden) ab.
Ist das Spannungspotenzial an der Kathodenseite größer als das an der Anodenseite, Der Ring kennzeichnet
dann nennt man dies Sperrbetrieb. Es fließt (abgesehen von einem minimalen Leck- die Kathode
strom) kein Strom durch die Diode.
Mit einer Diode lässt sich beispielsweise sehr einfach ein Verpolungsschutz realisieren.
22
3
Elektronische Bauelemente
Verlustleistung einer Diode
Am Halbleiterübergang der Diode wird ein Teil der elektrischen Energie verbraucht. Es entsteht eine Verlustleistung. Die Verlustleistung PV berechnet sich aus dem durchfließenden Strom und dem Spannungsabfall
(üblicherweise 0,7 V).
PV = I ⋅ 0,7 V
Bei der Dimensionierung eines Schaltkreises muss darauf geachtet werden, dass die an der Diode entstehende
Verlustleistung die maximal zulässige Verlustleistung der Diode nicht überschreitet. Gegebenenfalls muss ein
Kühlkörper eingesetzt werden.
3.5
LED
Aufbau und Funktionsweise einer LED
Eine Spezialanwendung der Dioden sind die so genannten
LEDs. Der Begriff LED steht für Light Emitting Diode, also eine
licht-emittierende Diode.
In einem elektrischen Schaltkreis funktioniert eine LED ähnlich
einer Diode und ist nur für den Betrieb in Durchlassrichtung gedacht. Am P/N-Übergang wird bei der LED allerdings eine chemische Substanz eingesetzt, die beim Anliegen einer Spannung
entsprechendes Licht aussendet.
Die Farbe der LED ist abhängig vom verwendeten Material. Die
Standardfarben einer LED sind Rot, Orange, Gelb oder Grün. Es LEDs sind üblicherweise rund, es existieren
gibt aber mittlerweile auch LEDs in Blau, die allerdings noch aber auch Spezialbauformen
sehr teuer sind.
Ebenso existieren Mehrfarb-LEDs, bei denen mehrere P/N-Übergänge unterschiedlicher Materialien in einem
Gehäuse angeordnet sind. Jeder P/N-Übergang lässt sich einzeln ansteuern und erzeugt Licht eines anderen
Farbtones. Somit ist das Mischen von fast jeder Farbe möglich.
Im Vergleich zu Glühbirnen sind LEDs deutlich sparsamer und weisen eine weitaus längere Lebensdauer auf.
Schaltzeichen einer LED
Einsatz einer LED
Eine LED muss üblicherweise mit einem Vorwiderstand betrieben werden, um durch den an ihm auftretenden
Spannungsabfall den Stromfluss durch die LEDs zu beschränken. Der Widerstand muss so dimensioniert werden, dass der sich daraus ergebende Strom nicht größer als der zulässige LED-Strom wird.
Richtlinie für die Wahl des Vorwiderstandes bei einer Standard-LED (IF=20 mA)
Spannung
3,3 V
5V
10 V
12 V
24 V
Vorwiderstand (empfohlen)
100 Ω
220 Ω
470 Ω
560 Ω
1,2 kΩ
23
3
PC-Technik - Systemelektronik
3.6
Transistor
Aufbau eines Transistors
Basis
Ein Transistor besteht grundsätzlich aus zwei antiparallel zusammengeschalteten Dioden. Somit sind in einem Transistor zwei pnÜbergänge vorhanden. Jeder Bereich, der mit positiven oder negativen Ladungsträgern dotiert ist, wird Zone genannt. Ein Transistor
besteht aus drei Zonen:
v
Kollektorzone
v
Basiszone
v
Emitterzone
B
NPN-Transistoren
v
PNP-Transistoren
E
Kollektor
C
p
n
p
Substrat
(Si - Kristall)
Man unterscheidet zwei verschiedene Transistortypen:
v
Emitter
Die drei Zonen und Anschlüsse eines PNPTransistors
Die beiden Typen unterscheiden sich in der Dotierung der Bereiche, die Zonen sind jedoch in beiden Fällen gleich.
Funktionsweise eines Transistors
Die Verbindung zwischen Kollektor und Emitter befindet sich normalerweise im Sperrbetrieb. Um hier eine Leitfähigkeit des Transistors
zu erreichen, muss ein Basisstrom in Durchflussrichtung des pnÜbergangs des Transistors angelegt werden.
Der in die Basis fließende Strom sorgt dafür, dass auch die Kollektor-Emitter-Strecke leitend wird, und zwar abhängig von der Größe
des Basisstromes. Wenn die Richtung des Basisstromes umgeändert
wird, so geht die Kollektor-Emitter-Strecke wieder in den Sperrzustand über.
Die Stromrichtung zwischen Kollektor und Emitter muss so gewählt
werden, dass der pn-Übergang zwischen Kollektor und Basis in
Sperrrichtung und der pn-Übergang zwischen Basis und Emitter in
Durchlassrichtung betrieben werden. Das ist die Grundvoraussetzung für das Funktionieren des Transistors.
Typisch für Transistoren sind die drei
Anschlüsse, auch wenn sie sich sonst in
der Bauform voneinander stark
unterscheiden
Anwendungen eines Transistors
In der eigentlichen Funktion ist ein Transistor ein Verstärker, und zwar ein Stromverstärker. Der Strom, der in
die Basis eines Transistors fließt, wird - je nach Modell - um ca. den Faktor 100 verstärkt, sodass dieser
Strom vom Kollektor zum Emitter fließt.
Ein Transistor ist aber kein Generator. Er kann keinen Strom und keine Spannungen erzeugen. Vielmehr reguliert er die vorhandene Spannung und den vorhandenen Strom. Wenn auf der Kollektor-Emitter-Strecke durch entsprechende
Beschaltung maximal ein Strom von zum Beispiel 100 mA fließen kann, so wird
dieser durch einen Basisstrom von 50 mA nicht höher. Der Transistor ist dann
gesättigt. Diese Funktion wird auch bewusst herbeigeführt. Der Transistor wird
dann nicht mehr als Verstärker bzw. Regulator, sondern als Schalter eingesetzt. Mit gutem Auge kann man
Ein Basisstrom öffnet dann die Kollektor-Emitter-Strecke für den durchfließenden auf dem Transistor die
Strom.
Typenbezeichnung ablesen
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3
Elektronische Bauelemente
Komplementäre Transistoren
Es gibt zwei Gruppen bipolarer Transistoren:
v
PNP-Transistoren
v
NPN-Transistoren
Zu jedem PNP-Transistor gibt es einen passenden NPN-Transistor und umgekehrt. Die Transistoren unterscheiden sich lediglich in der Polarität der Dotierungen, ansonsten sind alle elektrischen Eigenschaften gleich.
Dieses Transistorenpaar wird als komplementäre Transistoren bezeichnet.
Komplementäre Transistoren sind in ihrer Bezeichnung ähnlich. In Tabellenbüchern lässt sich nachschlagen,
welcher Typ den Komplementärtransistor zu einem gegebenen Bauteil verkörpert.
PNP-Transistor
Bei PNP-Transistoren sind die Kollektorzone und die Emitterzone p-dotiert. Die Basiszone ist n-dotiert. Daher
trägt dieser Typ seine Bezeichnung.
Um den Transistor ordnungsgemäß zu betreiben, muss der Strom vom Emitter zum Kollektor fließen. Der
Basisstrom (der Strom, der in die Basis fließt) muss negativ sein. Das Spannungspotenzial an der Basis muss
also niedriger liegen als am Emitter, damit der Transistor zwischen Emitter und Kollektor leitet.
Das Spannungspotenzial am Kollektor muss niedriger als das am Emitter sein.
NPN-Transistor
Bei NPN-Transistoren sind die Kollektorzone und die Emitterzone n-dotiert. Die Basiszone ist p-dotiert. Daher
trägt dieser Typ seine Bezeichnung.
Um den Transistor ordnungsgemäß zu betreiben, muss der Strom vom Kollektor zum Emitter fließen. Der
Basisstrom (der Strom, der in die Basis fließt) muss positiv sein. Das Spannungspotenzial an der Basis muss
also höher liegen als am Emitter, damit der Transistor zwischen Kollektor und Emitter leitet.
Das Spannungspotenzial am Kollektor muss höher als das am Emitter sein.
Beispiele für Komplementärtransistoren
PNP-Typ
NPN-Typ
BC 107
BC 108
BC 547
BC 548
Notizen
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3
PC-Technik - Systemelektronik
Schaltzeichen eines Transistors
Schaltzeichen PNP-Transistor
3.7
Schaltzeichen NPN-Transistor
Quarz
Aufbau und Funktionsweise eines Quarzes
Im Inneren eines Quarzes befindet sich ein fein geschliffener
Kristall. Wenn auf diesen Kristall Druck ausgeübt wird, gibt er
eine elektrische Spannung ab. Dieser Effekt ist auch umkehrbar:
Wenn der Quarz durch einen regelmäßig wiederkehrenden
Spannungsstoß angeregt wird, beginnt er zu schwingen.
Quarze haben die Eigenschaft, dass sie eine sehr hohe Frequenzkonstanz aufweisen. Sie werden deshalb in Schwingkreisen und als Zeitbasis für integrierte Schaltungen eingesetzt.
Ein Quarz arbeitet nicht autonom, sondern erfordert immer
Quarze werden mittlerweile in den Versionen mit
eine externe Beschaltung.
niedriger Bauhöhe eingesetzt
Schaltzeichen eines Quarzes
Auch beim Quarz verrät
genaues Hinsehen dessen
elektrische Eigenschaften
(hier: 8,000 MHz)
Quarzoszillatoren
Eine Sonderform von Quarzen sind Quarzoszillatoren. Sie unterscheiden sich einerseits in der Gehäuseform
und andererseits in der Funktion.
Ein Quarzoszillator besitzt üblicherweise drei Anschlüsse. An zwei Pins muss eine Versorgungsspannung angelegt werden, und am dritten Pin kann dann das erzeugte Taktsignal abgegriffen werden.
Quarzoszillatoren arbeiten auf der Grundlage von Quarzen und somit genauso präzise. Ein Unterschied zum
Quarz besteht darin, dass das Ausgangssignal eines Quarzoszillators üblicherweise ein Rechtecksignal anstatt
eines Sinussignals ist. Außerdem erfordert ein Quarzoszillator keine weitere externe Beschaltung.
26
3
Elektronische Bauelemente
3.8
Integrierte Schaltkreise
Allgemeines über integrierte Schaltkreise
Die Verwendung und Verbreitung von Transistoren hat in der Elektronik immer mehr zugenommen. Viele Schaltungen, sowohl in der
Analog- als auch in der Digitaltechnik, sind auf Transistoren aufgebaut. Eine Schaltung, die lediglich zwei 4-Bit-Zahlen aufaddiert, besteht schon aus einer Vielzahl von Transistoren.
Wären diese Transistoren alle einzeln im Gehäuse auf einer Platine
verlötet, so würde ein normaler PC sich über mehrere Räume verteilen. Zudem würden Unmengen an Verlusten und somit Abwärme
entstehen.
Die Technik der integrierten Schaltkreise hat hier Abhilfe geschaffen. Auf einer Siliziumscheibe werden die erforderlichen TransistoDie Größe von ICs wird nicht durch deren
ren, Dioden und sogar auch Widerstände eines Schaltkreises unterInnenleben, sondern durch die
gebracht und miteinander verbunden. Der Platzbedarf der Schaltung
Anschlüsse bestimmt
reduziert sich so auf ein Minimum.
Integrierte Schaltkreise werden in so genannten DIL-Gehäusen untergebracht. Die Anschlusspins stellen die
Verbindung zu den Ein- und Ausgängen des Schaltkreises dar. In aller Regel ist der Chip, auf dem sich die
integrierte Schaltung befindet, wesentlich kleiner als das Gehäuse. Man wählt die Gehäusegröße, um auf alle
erforderlichen Anschlüsse in einem Standardmaß zugreifen zu können.
Auf dem Gehäuse befindet sich die genaue Bezeichnung des integrierten
Schaltkreises. Über diese Beschriftung lässt sich genau identifizieren, um
welchen Baustein es sich handelt. Anhand des Aufdruckes kann dieser Baustein dann eventuell auch gegen einen baugleichen ausgetauscht werden,
falls dieser einmal defekt sein sollte.
Typen von integrierten Schaltungen
Identifizieren eines
IC-Bausteines
Integrierte Schaltungen werden auch mit IC (Abkürzung für "Integrated Circuit") bezeichnet. Es gibt zwei verschiedene Typen:
v
Analoge ICs
v
Digitale ICs
Notizen
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3
PC-Technik - Systemelektronik
Analoge ICs
Bei analogen integrierten Schaltungen werden häufig komplette Schaltkreise in einem IC zusammengefasst.
Es werden in der integrierten Schaltung kontinuierliche Signale verarbeitet. Ein Anwendungsbeispiel für analoge Signale wäre zum Beispiel ein Tonsignal. Hier ist die Information in der Signalamplitude kodiert, die sich
kontinuierlich ändert.
Beispiele für analoge Schaltungen sind etwa Verstärkerschaltungen für Audiosignale, Filterschaltungen oder
auch Schwingkreise.
Analoge Schaltungen sind im EDV-Bereich nur sehr wenig verbreitet, weil die meisten Informationen in digitaler Form vorliegen.
Digitale ICs
Bei digitalen Schaltkreisen wird mit Logikpegeln gearbeitet. Es wird in solchen Schaltungen nur zwischen 0
und 1 unterschieden, also zwischen WAHR und FALSCH. Häufig wird WAHR durch eine 1 und FALSCH durch
eine 0 repräsentiert.
Digitale integrierte Schaltungen führen logische Verknüpfungen zwischen verschiedenen Eingangsgrößen
durch und geben das Ergebnis wieder über einen Anschluss aus. Mithilfe der IC-Technologie lassen sich auch
sehr komplexe Logikschaltungen auf geringstem Raum aufbauen.
Man unterscheidet zwischen verschiedenen Logikfamilien:
v
CMOS
v
TTL
v
ECL
Digitale Schaltungen in CMOS-Technik lassen sich mit sehr geringem Aufwand herstellen und sind dementsprechend preisgünstig. Die Integrationsdichte ist bei CMOS-Schaltungen sehr hoch.
Die TTL-Technik (Transistor Transistor Logic) ermöglicht es, integrierte Schaltungen herzustellen, die sehr hohe Ströme aufnehmen und schalten können. Sie sind weniger störanfällig als CMOS-Schaltungen und haben
eine geringere Verlustleistung.
Schaltungen in ECL-Technik (Emitter Coupled Logic) sind für Schaltungen geeignet, die mit sehr hohen Frequenzen arbeiten. Sie verfügen über kurze Schaltzeiten und reagieren auf eine Änderung der Eingangszustände mit sehr kurzen Laufzeiten am Ausgang.
Mikroprozessoren und Mikrocontroller
Eine besondere Rolle unter den integrierten Schaltkreisen nehmen die Mikroprozessoren ein. Hier wird unter
Einsatz von höchster Packungsdichte eine Elektronik aufgebaut, die über einen eigenen Befehlssatz verfügt.
Im Gegensatz zu einem herkömmlichen IC hat ein Prozessor keine starre Funktion mehr, sondern er kann entsprechend der Anforderung programmiert werden. Das Programm für den Prozessor ist in einem separaten
Speicher untergebracht, der mit dem Mikroprozessor verbunden ist.
Mikrocontroller sind eine Sonderform der Mikroprozessoren. Bei ihnen sind der Speicher und sonstige notwendige externe Komponenten bereits in dem Chip integriert, sodass ein Mikrocontroller als ein eigenständiges
Bauteil arbeiten kann.
Mikroprozessoren (µP) und Mikrocontroller (µC) kommen heute in nahezu jedem elektronischen Gerät zum Einsatz. Die CPU eines Computers ist nichts anderes als ein sehr leistungsfähiger Mikroprozessor.
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Elektronische Bauelemente
3.9
3
IC-Sockel
Integrierte Schaltkreise
Integrierte Schaltkreise haben den Vorteil, eine Vielzahl von Funktionen auf kleinem Raum zu vereinen.
Um diese Funktionsvielfalt anzusprechen, sind allerdings entsprechend viele Anschlüsse notwendig.
Darin liegt der Nachteil dieser Bauteile.
Ist ein solcher Baustein einmal defekt, ist dessen
Austausch mit einer aufwändigen Lötarbeit verbunden. Jedes Pin muss einzeln ausgelötet werden.
Wird dabei nicht sauber gearbeitet, dann lässt sich
der Baustein nicht entfernen. Oft wird beim Auslö- IC-Fassung ohne (links) und mit (rechts) eingestecktem IC
ten eines integrierten Schaltkreises auch die Platine
beschädigt.
Abhilfe gibt es hier durch Verwendung von entsprechenden Stecksockeln. Diese haben das gleiche Anschlussschema und die gleichen Abmessungen wie der IC selbst, können also in die Bohrlöcher der Platine
eingelötet werden. Der Vorteil dieser Sockel besteht nun darin, dass der IC-Baustein selbst nicht mehr eingelötet, sondern nur noch gesteckt werden muss. Somit kann er durch einfaches Herausziehen ausgetauscht
werden.
Diese IC-Sockel gibt es in den gleichen Bauformen wie die ICs selbst, also zum Beispiel 8-polig, 14-polig oder
16-polig.
3.10 Kühlkörper
Verlustleistung elektronischer Bauelemente
Elektronische Bauelemente erzeugen während ihres Betriebes
Verlustleistung. Die Verlustleistung tritt bei jedem Element
auf. Ein typischer Vertreter sind Widerstände. Aber auch
Transistoren oder integrierte Schaltungen weisen sehr häufig
hohe Verlustleistungen auf.
Die entstehende Verlustleistung wird in dem Bauelement in
Wärme umgesetzt. Jedes Bauelement erfährt aufgrund der
Verlustleistung eine Erwärmung. Wird die Temperatur des
Elementes allerdings zu hoch, so kann das dazu führen, dass
das Bauteil durch die Erhitzung zerstört wird. Deshalb muss
die entstehende Wärme abgeführt werden.
Zum Abführen der Wärme kommen so genannte Kühlkörper
zum Einsatz. Kühlkörper unterscheiden sich in Aussehen, Die Form und Größe des Kühlkörpers richtet sich
Größe und Bauform ganz wesentlich voneinander. Die ver- nach Bauelement und Verlustleistung
schiedenen Bauformen dienen dazu, dass die Kühlkörper sich
gut an die Oberfläche des zu kühlenden Elementes anpassen
können.
In der vorherigen Abbildung sehen Sie einen Kühlkörper für einen Gehäusetyp, der häufig bei Transistoren und
Spannungsreglern eingesetzt wird. Je größer die Oberfläche des Kühlkörpers, umso mehr Wärme kann er an
die Umgebungsluft abführen. Bei der Dimensionierung von elektronischen Schaltungen ist auf jeden Fall auf
eine ausreichende Kühlung der Leistungselemente zu achten.
Falls die Kühlung über einen Kühlkörper und die Umgebungsluft aufgrund der entstehenden Verlustleistung
nicht mehr ausreicht, kann auch zusätzlich ein Lüfter zum Einsatz kommen, der für einen schnelleren Austausch der erwärmten Luft sorgt, wie es zum Beispiel bei einem Prozessor der Fall ist.
29
3
PC-Technik - Systemelektronik
3.11 Weitere Bauelemente
DIL-Schalter
Eine besondere Rolle nehmen die so genannten DIP-Schalter
oder DIL-Schalter ein. Beide Bezeichnungen stehen für das
gleiche Element. Sie werden auch häufig als "Mäuseklaviere"
bezeichnet.
Auf DIL-Schaltern können auf kleinstem Raum eine Menge
von Schaltern untergebracht werden. Die äußeren Abmessungen von DIL-Schaltern entsprechen denen von Standard-ICs.
Somit ist kein spezielles Platinenlayout zum Einbau dieser
Schalter erforderlich.
In der nebenstehenden Abbildung sehen Sie im Größenvergleich die kleinen Abmessungen des DIL-Schalters (hier in
vierpoliger Ausführung). DIL-Schalter sind üblicherweise als
Schließer ausgeführt. Sie können eine Verbindung zwischen In gleichen Gehäuseabmessungen wie ICs
zwei Punkten schließen (Position ON) oder offen lassen (Posi- finden DIL-Schalter ihren Platz
tion OFF).
DIL-Schalter werden häufig genutzt, um Konfigurationseinstellungen an den Hardwarekomponenten vorzunehmen. Ihre Bedeutung ist sehr unterschiedlich und eine gute Dokumentation ist auf jeden Fall erforderlich, um
Klarheit zu erhalten, welche Einstellung von welchem Schalter repräsentiert wird.
Mittlerweile werden DIL-Schalter mehr und mehr durch Softwarekonfiguration ersetzt.
Jumper
Ein Jumper ist ein Element, mit dem - ähnlich wie bei einem DIL-Schalter - zwei
Kontakte elektrisch miteinander verbunden werden. Auch Jumper dienen zum
Vornehmen von Konfigurationseinstellungen.
Ein Jumper ist in einem Kunststoffgehäuse untergebracht. Im Inneren befindet
sich aber ein elektrisch leitfähiges Material. Wenn ein Jumper auf zwei Metallstifte aufgesteckt wird, dann stellt er eine Verbindung zwischen diesen beiden
Stiften her, ähnlich wie ein Schalter.
Mit einem Jumper lassen
sich Kontakte einfach und
Für das richtige Positionieren von Jumpern ist eine gute Dokumentation unbeschnell verbinden
dingt erforderlich. Jumper erfüllen die gleiche Aufgabe wie DIL-Schalter, sind nur
in der Handhabung wesentlich unkomfortabler, dafür aber im Einsatz preiswerter.
Ähnlich wie die DIL-Schalter werden auch Jumper immer mehr durch benutzerfreundlichere Softwarekonfigurationen ersetzt.
3.12 Bauformen elektronischer Elemente
Konventionelle Bauform
Bei der konventionellen Bestückung wird davon ausgegangen, dass jedes elektronische Element über eine bestimmte Anzahl von Anschlussbeinchen verfügt. Die Anzahl der Anschlüsse richtet sich nach der Funktion
des Elementes.
Zum Montieren der Bauelemente in der Platine müssen in dieser entsprechende Bohrungen untergebracht werden. Durch diese Bohrungen werden die Anschlussbeinchen der Bauelemente von oben nach unten gesteckt
und auf der Unterseite verlötet. Man spricht deshalb bei einer Platine auch von der Bestückungsseite und der
Lötseite.
30
Elektronische Bauelemente
3
Die Bestückungsseite ist die Oberseite. Auf ihr sind alle Bauelemente untergebracht. Die Lötseite ist die
Unterseite. Auf ihr werden die Anschlüsse der Bauelemente durch Löten mit der Platine verbunden.
Sowohl die Bestückungs- als auch die Lötseite kann entsprechende Verbindungen (die so genannten Leiterbahnen) beinhalten. Der Kontakt zu dem Bauelement besteht auf beiden Seiten. Das ermöglicht ein flexibles
Platinenlayout.
Eine Leiterbahn auf der Bestückungsseite kann auf der Lötseite weitergeführt werden und umgekehrt. Diese
Verbindung wird Durchkontaktierung genannt.
Nachteil dieser Methode ist, dass für jedes Bauelement entsprechend der Anzahl der Anschlüsse Bohrungen in
der Platine vorzunehmen sind. Das bringt zusätzliche Kosten im Fertigungsprozess mit sich. Außerdem ist der
Platzbedarf für die Bauelemente verhältnismäßig hoch.
SMD
Seit ungefähr zehn Jahren hält eine neue Technologie Einzug in die Elektronik und hat auch vor dem EDVBereich nicht Halt gemacht: die SMD-Technologie. SMD steht hier für Surface Mounted Device und beinhaltet
zwei Veränderungen:
Die Bauelemente werden deutlich kleiner. Dadurch kann eine höhere Packungsdichte erreicht werden. Es können auf gleicher Fläche mehr Bauteile untergebracht werden, bzw. die gleiche Anzahl Bauteile benötigt eine
wesentlich kleinere Fläche.
Die Anschlüsse der Bauteile werden nicht mehr über Bohrlöcher geführt und verlötet, sondern die Bauteile
werden direkt auf der Oberfläche verlötet. Das erleichtert die Herstellung von Platinen.
Der Unterschied wird deutlich: Mit SMD (rechts) erhöht sich die Packungsdichte und Platinen werden kleiner (links:
konventionelle Bestückung)
Bei SMD-Bauteilen werden verschiedene Größen unterschieden. Üblich sind die Baureihen 1206, 0805 und
0603. Die Zahlen geben jeweils die Abmessungen des Bauelementes an. Mittlerweile sind die Serien 0805
und 0603 schon zum Standard geworden, wobei sich diese nur für automatische Bestückungen eignen. Bei
einer Handbestückung sollten Sie bei der Serie 1206 bleiben, weil die Bauelemente sonst kaum noch zu
handhaben sind.
Notizen
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