Was ist eine Induktionsschaltung?
Induktivitäten sind passive elektronische Bauteile, die üblicherweise aus Drahtspulen bestehen. Wenn ein elektrischer Strom durch eine Drahtspule oder einen Induktor fließt, induziert er ein Magnetfeld um die Spule, das Energie speichert. Diese Energiespeicherfähigkeit wird Induktivität genannt und in Henrys gemessen. Es gibt vier Haupttypen von Induktionsschaltkreisen, die sich jeweils auf eine einzigartige Weise verhalten, die sie in elektronischen Schaltkreisen nützlich macht.
Das Magnetfeld um einen Induktor speichert Energie. Wenn der Strom entfernt wird, wird die Energie von der Induktivität wieder absorbiert, die einen momentanen Strom in der entgegengesetzten Richtung des ursprünglichen Stroms erzeugt. Dieser Strom reagiert mit anderen Bauteilen im Induktivitätskreis. Zu den Komponenten der Induktivitätsschaltung gehören Induktivitäten (L), Widerstände (R) und Kondensatoren (C). Eine RL-Induktivitätsschaltung weist beispielsweise eine Induktivität und einen Widerstand auf.
Um Induktivitätsschaltungen zu verstehen, muss verstanden werden, dass Kondensatoren Energie in Form einer elektrischen Ladung speichern, die auf ihren Platten abgelegt wird. Die Fähigkeit eines Kondensators, Energie zu speichern, wird als Kapazität bezeichnet und in Faraden gemessen. In einer Induktivitätsschaltung speichern und entladen ein Kondensator und eine Induktivität entgegengesetzte Energie. Wenn sich das Magnetfeld um einen Induktor aufbaut, nimmt die Kondensatorladung ab. Das Gegenteil ist auch der Fall - wenn sich der Kondensator auflädt, nimmt das Magnetfeld der Induktivität ab.
Eine Parallelwiderstandsinduktivitätsschaltung ist eine Isolatorschaltung für Transistoren, die als Verstärker verwendet werden. Bei hohen Frequenzen beginnt der Transistorverstärkerausgang zu schwingen, wenn der Ausgangskondensator Energie speichert und abgibt. Eine parallele Widerstands-Induktions-Schaltung, die über den Verstärkerausgang geschaltet ist, verhindert, dass der Ausgang das Signal oszilliert und verzerrt oder Komponenten zerstört. Dies wird erreicht, indem Energie absorbiert wird, während sich der Kondensator entlädt, und die Energie entladen wird, während sich der Kondensator auflädt, wodurch der Transistor effektiv von dem sich verschiebenden Kondensatorstrom isoliert bleibt.
Die RL-Filter-Induktivitätsschaltung schaltet eine Induktivität und einen Widerstand in Reihe - der Strom fließt durch eine und die andere. Diese Schaltung kann auch als Tiefpass- oder Hochpassfilter bezeichnet werden, je nachdem, wie der Ausgang von ihr genommen wird. Bei der Hochpassfilteranwendung werden die Induktivitätsleitungen als Ausgang verwendet, wodurch hohe Frequenzen durchgelassen werden, nicht jedoch niedrige Frequenzen. Wenn der Ausgang über den Widerstand gelegt wird, wird die Schaltung als Tiefpassfilter verwendet, der niedrige Frequenzen durchlässt und hohe Frequenzen blockiert.
Wird eine Induktivität parallel oder in Reihe mit einem Kondensator geschaltet, entsteht ein Resonanzkreis oder ein abgestimmter Induktivitätskreis. Die beiden Komponenten speichern und setzen entgegengesetzte Energie frei - während sich eine Komponente auflädt, entlädt sich die andere. Der LC-Induktionskreis ist ein selektives Filter, und die Resonanzfrequenz - die Frequenz, bei der beide Komponenten zu gleichen Teilen geladen und entladen werden - wählt die spezifische Signalfrequenz aus, die durchgelassen werden darf. Dieses Prinzip war die Grundlage für frühe Kristallradios, die sich auf eine Drahtspule und die Kapazität des Antennendrahts in der Luft stützten, um verschiedene Radiosender abzustimmen.
Eine einfache RLC-Induktionsschaltung platziert die drei Komponenten in Reihe miteinander. Diese Schaltung wirkt ähnlich wie eine Serien-LC-Schaltung, da sie eine Resonanzfrequenz aufweist. Im Gegensatz zur LC-Schaltung verliert die Serien-RLC-Schaltung jedoch schnell die Stromoszillation zwischen dem Kondensator und der Induktivität, weil der Widerstand dem Stromfluß "widersteht". Andere RLC-Induktivitätsschaltungen ordnen die Komponenten in verschiedenen Kombinationen von Parallel- und Reihenschaltungen an.