Passiv

In der Elektronik ist ein passives Bauteil eines, das ein Signal nicht verstärken oder selbstständig Energie erzeugen kann. Es kann nur elektrische Energie, die durch es fließt, verbrauchen, speichern, abgeben oder umleiten. Das Hauptmerkmal ist das Fehlen von Leistungsverstärkung: das Signal am Ausgang des Bauteils ist immer gleich groß oder kleiner als am Eingang. Das unterscheidet sich stark von aktiven Bauteilen wie Transistoren und integrierten Schaltkreisen, die ein Signal mithilfe einer externen Stromversorgung verstärken können.

Die gängigen passiven Bauteile sind Widerstände, Kondensatoren, Induktivitäten und Dioden. Ein Widerstand gibt Energie nach dem Ohmschen Gesetz als Wärme ab. Ein Kondensator speichert Energie im elektrischen Feld zwischen seinen Platten; ein 100-Mikrofarad-Kondensator bei 12 Volt speichert ungefähr 7,2 Millijoule. Eine Induktivität speichert Energie im magnetischen Feld einer Spule. Eine Diode lässt Strom nur in eine Richtung fließen; typische Spannungsabfälle in Durchlassrichtung liegen bei 0,6 bis 0,7 Volt für Silizium-Typen. Keines dieser Bauteile kann die Amplitude eines eingehenden Signals vergrößern; es kann das Signal nur durch Filterung, Blockierung oder Umleitung verändern.

Der Begriff ist wichtig, weil der Schaltungsentwurf darauf beruht, zu verstehen, was jedes Bauteil kann und nicht kann. Passive Netzwerke sind von Natur aus stabil; sie können nicht unkontrolliert schwingen oder durch interne Rückkopplung Rauschen erzeugen. Sie benötigen keine Stromversorgung, keine Vorspannung und keine Steuersignale. Das macht sie ideal für Stromversorgungen, Audioankopplung, Hochfrequenzfilterung und Impedanzanpassung. Allerdings wird eine Kette von passiven Bauteilen ein Signal immer stärker abschwächen als verstärken, daher sind rein passive Schaltungen auf rauscharme, niedrigverstärkte Anwendungen oder Situationen beschränkt, in denen Dämpfung akzeptabel ist.

In der Praxis verschwimmt die Grenze zwischen passiv und aktiv bei bestimmten Bauteilen etwas. Ein Transformator ist passiv; er überträgt Energie von einer Spule zur anderen durch magnetische Kopplung, erzeugt aber keine Verstärkung. Manche Techniker diskutieren, ob eine Varaktor-Diode, deren Kapazität sich mit der angelegten Spannung ändert, wirklich passiv ist, da sie spannungsgesteuert ist, aber sie erzeugt immer noch keine Leistungsverstärkung. Ferritperlen und Überspannungsschutzgeräte sind passiv; sie absorbieren oder blockieren unerwünschte Energie, anstatt gewünschte Signale zu verstärken.

Passive Bauteile erscheinen in jedem elektronischen Gerät, oft in großer Zahl. Eine typische Verstärkerschaltung kann Dutzende Widerstände und Kondensatoren neben ein oder zwei Transistoren enthalten. Bei Hochfrequenzanwendungen können passive Netzwerke Bemerkenswertes leisten: ein gut ausgelegtes LC-Filter kann unerwünschte Signale um 60 Dezibel oder mehr unter dem Durchlassbereich unterdrücken. Passive Bauteile sind auch erheblich billiger und zuverlässiger als aktive Alternativen, weshalb sie die erste Wahl sind, wenn die Aufgabe ohne Verstärkung gelöst werden kann.