Webtagr - Technologienummer

Was ist Elektrizität? Von der Atombauweise zur Leitfähigkeit

2025-02-23

Dieser Artikel bietet eine klare und verständliche Erklärung von Elektrizität. Ausgehend vom Bohr'schen Atommodell erklärt der Autor die Anordnung und das Verhalten von Elektronen in Atomen und bespricht wichtige Konzepte der Quantenmechanik wie Quantisierung und das Pauli-Ausschlussprinzip. Der Artikel erläutert weiter das unterschiedliche Verhalten von Elektronen in Isolatoren und Leitern und wie elektrischer Strom erzeugt wird. Der Autor verwendet einfache Sprache und vermeidet komplexe mathematische Formeln und Fachbegriffe, wodurch das Verständnis der grundlegenden Prinzipien der Elektrizität für die Leser erleichtert wird.

(lcamtuf.substack.com)

Technologie Elektrizitätsgrundlagen Atombau Leitfähigkeit

Relativität und der Ursprung magnetischer Felder

2025-02-06

Dieser Artikel liefert eine intuitive Erklärung des Ursprungs magnetischer Felder und vermeidet den typischen Ansatz von Lehrbüchern, einfach „B-Felder“ oder „H-Felder“ einzuführen. Anhand eines Gedankenexperiments mit einem Raumschiff und blinkenden Leuchtfeuern erklärt der Autor elegant, wie die relativistische Längenkontraktion das Auftreten magnetischer Felder erklärt, wenn sich Elektronen in einem Draht bewegen. Die Kernaussage ist, dass ein stationärer Beobachter eine konstante Elektronendichte sieht, während ein sich mit den Elektronen bewegender Beobachter eine geringere Elektronendichte und eine höhere positive Ionendichte wahrnimmt, was zu einem Netto-elektrischen Feld führt, das ihn zum Leiter zieht – die Essenz eines magnetischen Felds.

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Technologie Magnetische Felder

Eine überraschend reiche Geschichte der Taschenrechner

2025-01-31

Dieser Artikel zeichnet die überraschend reiche Geschichte von Taschenrechnern nach, von alten Abakus und Rechenstäben bis hin zu modernen elektronischen Geräten. Anhand einer persönlichen Sammlung antiker Taschenrechner beschreibt der Autor die Entwicklung von mechanischen Wunderwerken wie dem Pascal'schen Addierer und dem Leibniz'schen Multiplizierer über Rechenschieber, handbetriebene Rechenmaschinen und schließlich den elektronischen Taschenrechner. Die Geschichte beleuchtet wichtige technologische Fortschritte und Einschränkungen in jeder Phase und gipfelt in der Miniaturisierung und weit verbreiteten Akzeptanz von Taschenrechnern, sogar integriert in Armbanduhren. Der Aufstieg von Smartphones hat den eigenständigen Taschenrechner jedoch letztendlich zu einem Nischenprodukt degradiert.

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Technologie Geschichte der Taschenrechner mechanische Rechenmaschinen elektronische Taschenrechner

Kupferflächen auf Leiterplatten: Modeerscheinung oder Notwendigkeit?

2025-01-30

Die weitverbreitete Verwendung von Kupferflächen im modernen Leiterplatten-Design hat Diskussionen ausgelöst. Dieser Artikel untersucht die Gründe für diesen Trend, über reine Ästhetik hinaus. Von frühen 8-Bit-Computer-Mainboards bis zu heutigen Smartphones hat sich das Leiterplatten-Design drastisch verändert. Kupferflächen verbessern nicht nur die Signalintegrität in Hochgeschwindigkeits-Elektronik, sondern reduzieren auch HF-Emissionen und unterstützen die Einhaltung von Vorschriften wie FCC Part 15. Der Mechanismus beinhaltet jedoch Induktivität und Gleichtaktdrosseln; Kupferflächen steuern die Rückstrompfade, um die Impedanz zu senken und Interferenzen und Strahlung zu reduzieren. Kupferflächen sind aber nicht immer notwendig; für die meisten Hobbyprojekte ist dies keine kritische Angelegenheit. Der Artikel schließt mit der Warnung vor sorgfältiger Überlegung bei der Arbeit mit Hochgeschwindigkeits-Schnittstellen und dem möglichen Anstieg der parasitären Kapazität.

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Hardware Kupferflächen Signalintegrität

UI-Hölle: Der Fall des Vier-Funktionen-Rechners

2025-01-24

Dieser Artikel befasst sich mit dem überraschend komplexen UI-Design eines scheinbar einfachen Vier-Funktionen-Rechners. Ausgehend von den grundlegenden Komponenten – zehn Zifferntasten, Operatoren und einem Gleichheitszeichen – enthüllt der Autor versteckte Komplexitäten. Probleme wie die Behandlung kontinuierlicher Operationen, die Eingabe negativer Zahlen, implizite Gleichheiten und die vererbte „K-Konstanten“-Funktion werden untersucht. Diese scheinbar kleinen Details führen zu Inkonsistenzen und Benutzerverwirrung und heben die Herausforderungen beim Design selbst der einfachsten Geräte hervor. Der Autor verwendet Humor und Diagramme, um die komplexe Logik und die historische Entwicklung der Benutzeroberfläche des Rechners zu veranschaulichen, was zum Nachdenken über die oft übersehenen Desigennuancen in alltäglichen Objekten anregt.

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Design

Rätsel gelöst: Der „böse“ RJ45-Dongle war nur alte Technik

2025-01-17

Ein Technologie-Blogger untersucht einen in China hergestellten RJ45-auf-USB-Dongle, der in sozialen Medien beschuldigt wurde, Malware zu enthalten. Durch Reverse Engineering entdeckt der Autor, dass der Dongle einen öffentlich verfügbaren, signierten Treiber für einen Klon des Realtek RTL8152B-Chips verwendet. Der eingebaute Flash-Speicher speichert den Treiber und fungiert im Wesentlichen als ein „softwaredefiniertes“ CD-ROM. Fazit: Der Dongle selbst ist harmlos und verwendet lediglich eine veraltete Methode zur Treiberbereitstellung. Der Artikel, geschrieben in einem lockeren und humorvollen Ton, hebt Fehlinterpretationen und übertriebene Reaktionen im Bereich der Cybersicherheit hervor und betont die Bedeutung der Sicherheit, insbesondere für kritische Infrastrukturen und strategisch wichtige Unternehmen.

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Technologie Hardware-Reverse-Engineering Hardware-Sicherheit

Dunkle Ecken der C-Programmierung: Erkundung der obskuren Syntax

2025-01-10

Dieser Artikel taucht in die weniger bekannten Ecken der C-Syntax ein und zeigt Techniken wie die Umbenennung von Funktionen mit den Schlüsselwörtern `typedef` und `asm`, die Umgehung von Compilerprüfungen mit Vorwärtsdeklarationen von Parametern und die Verwendung von Funktionsdeklarationen als Iteratoren in `for`-Schleifen. Der Autor verwendet eine Reihe verblüffender Codebeispiele, um die Flexibilität und Komplexität von C zu veranschaulichen, was zu Überlegungen über die Grenzen des C-Standards und die Implementierungen des Compilers führt. Der Artikel ist humorvoll geschrieben und eignet sich am besten für Leser mit Vorkenntnissen in C-Programmierung.

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Entwicklung Codierungs-Tricks

Verabschieden Sie sich von veralteten Operationsverstärkern: Ein Leitfaden zu modernen Alternativen

2025-01-07

Dieser Artikel kritisiert die weit verbreiteten, aber veralteten Operationsverstärker LM741 und LM324/LM358 und empfiehlt bessere, benutzerfreundlichere moderne Alternativen wie den Microchip MCP6272, MCP6022 und die Texas Instruments OPA2323, TLV3542 und OPA2356. Er beschreibt wichtige Parameter bei der Auswahl eines Operationsverstärkers, darunter der Versorgungsspannungsbereich, der maximale Ausgangsstrom, Rail-to-Rail-E/A (RRIO), der Eingangstyp (FET vs. Bipolar), das Gain-Bandbreite-Produkt, die Slew-Rate und das Rauschen. Der Autor betont, dass viele Parameter in Hobbyprojekten oft überbewertet werden.

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Entwicklung Operationsverstärker Analogschaltungstechnik Elektronikkomponenten

Die hydraulische Analogie: Ein Hindernis beim Erlernen der Elektronik

2024-12-30

Viele einführende Elektroniklehrbücher verwenden die hydraulische Analogie, um Schaltungen zu erklären, wobei der elektrische Strom mit dem Wasserfluss und Batterien mit Pumpen verglichen werden. Der Autor argumentiert jedoch, dass diese Analogie gravierende Mängel aufweist, insbesondere bei der Erklärung von Halbleiterbauelementen wie JFETs und MOSFETs. Die Analogie kann deren Kennlinien nicht korrekt darstellen und erschwert somit das Lernen. Der Autor plädiert dafür, diese ungenaue Analogie aufzugeben und stattdessen Elektronik anhand grundlegenderer Prinzipien zu erlernen.

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Entwicklung Elektronikunterricht hydraulische Analogie

Der Wunderbare Verschwindende Kondensator: Ein Cleverer Trick zur Verbesserung der Leistung von Fotodiodenverstärkern

2024-12-12

Dieser Artikel beschreibt eine clevere Technik zur Verbesserung der Leistung von Fotodiodenverstärkern: Bootstrapping. Die parasitäre Kapazität einer Fotodiode begrenzt ihre Fähigkeit, sich schnell ändernde Signale zu verstärken. In einem traditionellen Transimpedanzverstärker (TIA) reduziert diese Kapazität die Bandbreite. Der Artikel analysiert das Funktionsprinzip eines TIA und erklärt, wie die parasitäre Kapazität der Fotodiode die Leistung des Schaltkreises beeinflusst. Der Autor präsentiert eine Bootstrap-Schaltung mit einem Operationsverstärker und einem JFET, die die parasitäre Kapazität effektiv eliminiert, indem sie die Spannung an den Anschlüssen der Fotodiode nahezu gleich hält, wodurch die Bandbreite deutlich verbessert wird. Der Artikel behandelt auch eine Variante der Bootstrap-Schaltung mit AC-Kopplung und liefert relevante Formeln.

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Hardware Fotodiode Bootstrapping Transimpedanzverstärker