Was ist eine lineare Schaltung?

Eine lineare Schaltung ist so konzipiert, dass jedes elektronische Zubehör oder jede Komponente konsistent bleibt. Es stellt auch sicher, dass alle verschiedenen Eigenschaften der Schaltung, einschließlich Impedanz, Widerstand, Verstärkung und Kapazität, in der gesamten Schaltung nicht verändert werden. Dies ist unabhängig von möglichen Spannungsänderungen, die zwischen Komponenten in der gesamten Schaltung auftreten können.

In elektrischen Schaltungen steht der Begriff linear für die Formatierung der verwendeten Schaltung. Damit eine Schaltung als lineare Schaltung angesehen werden kann, darf sie keine Form von nichtlinearen Komponenten enthalten. Das bedeutet, dass sich innerhalb der Schaltung weder eine Diode noch ein Transistorelement noch irgendwelche eisenbehafteten Leiter befinden dürfen.

In der Elektronikfertigung erhalten lineare Schaltungen innerhalb des Fertigungsprozesses eine eigene Bezeichnung. Leiterplattenhersteller sowie Hersteller elektronischer Geräte müssen die Trennung zwischen linearen und nichtlinearen Produkten einhalten. Dies bedeutet normalerweise, dass sie ihre linearen Produkte von ihren digitalen Produktfertigungslinien trennen, um die Integrität der linearbasierten Produkte zu wahren. Zum Beispiel wird die Herstellung einer Verstärkerschaltung, die sich linear verhält, nicht auf der gleichen Linie hergestellt wie ein Operationsverstärker, der Transistoren jeglicher Art enthält, da sich Transistoren nichtlinear verhalten, was die Basisfunktion des Linearverstärkers beeinträchtigen würde.

Lineare Schaltungen werden auch in Schutzverfahren für elektronische Geräte verwendet. Einige Überspannungsschutzeinheiten sowie industrielle und private Schutzschalter verwenden lineare Schaltkreise, um die in einen anderen Schaltkreis eingeleitete Strommenge sicher abzuleiten. Diese werden verwendet, weil eine lineare Schaltung die Leistung beim Durchlaufen der Schaltung gleichmäßiger ableiten kann als eine nichtlineare Schaltung.

Eine nichtlineare Schaltung enthält nichtlineare Komponenten, die einem Kurzschluss oder Ausfall unterliegen, der zu einer Fehlfunktion der Schaltungsschutzvorrichtung führen kann. Wenn eine Widerstands- oder Diodeneinheit innerhalb einer nichtlinearen Schaltung in einem Überspannungsschutz ausfällt, lässt das Gerät die erhöhte Spannung von einem Stromstoß direkt durch ihn hindurch, ohne einen Stromwiderstand bereitzustellen. Lineare Schaltungen unterliegen diesen Problemen nicht.

Um als linearer Schaltkreis angesehen zu werden, muss er eine Überlagerungseigenschaft besitzen. Dies bedeutet, dass unabhängig von der Anzahl der Eingänge der Schaltung der Ausgang der Schaltung in Bezug auf Spannung oder Signal gleich der tatsächlichen Summe jedes einzelnen der Eingänge ist, die addiert werden. Es tritt keine Änderung der Eingänge auf, wenn das Signal durch eine lineare Schaltung geleitet wird.