Ohm Kanunu, elektroniğin en temel ilkesidir. Voltaj (V), akım (I) ve direnç (R) arasındaki ilişkiyi tanımlar: V = I × R. Bilinen herhangi iki değeri girin; hesaplayıcı üçüncüyü ve harcanan gücü (P = V × I) anında hesaplar. Bir LED için sınırlama direncini bulmaktan güç kaynağı tasarımına kadar her adımda bu kanunu kullanırsınız. Örneğin 5V kaynakla 100Ω direnç kullanıyorsanız devreden 50mA akım geçer.

Elektrik gücü, bir devrenin birim zamanda ne kadar enerji tükettiğini gösterir ve birimi Watt'tır (W). P = V × I formülü en yaygın kullanılanıdır. Yalnızca voltaj ve direnç biliyorsanız P = V² / R, yalnızca akım ve direnç biliyorsanız P = I² × R formülünü kullanın. Bir direncin ne kadar ısı üreteceğini önceden hesaplamak, doğru güç değerinde komponent seçimi için kritik öneme sahiptir. Örneğin 12V ile 100Ω üzerinden akan akım 1,44W güç harcar; bu durumda en az 2W'lık bir direnç kullanmak gerekir.

Voltaj bölücü devre, iki direnci seri bağlayarak giriş voltajından daha düşük bir çıkış voltajı elde etmek için kullanılır. Formül: Vout = Vin × R2 / (R1 + R2). Sensör besleme devrelerinde, ADC giriş seviyelerini ayarlamada ve sinyal seviyelerini eşleştirmede yaygın olarak kullanılır. Örneğin 5V'ı 3.3V'a indirmek için R1=1kΩ, R2=2kΩ kullanılabilir. Dikkat: Voltaj bölücüler yalnızca düşük akım gerektiren uygulamalar için uygundur; yüksek akım yükü altında çıkış voltajı düşer.

Akım bölücü, paralel bağlı dirençler üzerinden toplam akımın nasıl paylaştığını hesaplar. I1 = Itotal × R2 / (R1 + R2) formülüyle çalışır. Daha düşük dirençten daha fazla akım geçer; bu temel kural paralel devre tasarımında belirleyicidir. Birden fazla LED'i paralel beslerken veya şönt direnci tasarlarken bu hesaplayıcıyı kullanabilirsiniz. Akım bölücüler, güç elektroniğinde yük dengeleme ve koruma devrelerinde sık karşılaşılan bir yapıdır.

Seri bağlı dirençlerde toplam direnç, her bir direncin toplanmasıyla bulunur: Rtoplam = R1 + R2 + R3 + .... Bu yapıda devre boyunca aynı akım akar, voltaj ise dirençlere orantılı şekilde paylaşılır. Elimizde belirli değerli dirençler varken farklı bir direnç değerine ihtiyaç duyduğumuzda seri bağlantıdan yararlanırız. Birden fazla direnci virgülle ayrılmış şekilde girerek toplam direnci anında öğrenebilirsiniz.

Paralel bağlı dirençlerde toplam direnç her bir dirençten her zaman küçük olur ve 1/Rtoplam = 1/R1 + 1/R2 + ... formülüyle hesaplanır. Paralel devrelerde tüm dirençlerin üzerindeki voltaj aynıdır; akım ise dirençle ters orantılı paylaşılır. İki eşit direnç paralel bağlandığında toplam direnç yarıya iner. Yüksek akım gerektiren devrelerde dirençleri paralel bağlamak, tek büyük direnç kullanmaktan daha pratik olabilir.

Dirençlerin üzerindeki renkli bantlar, direncin değerini ve toleransını kodlar. 4 bantlı direnç sisteminde ilk iki bant rakamları, üçüncü bant çarpanı (10'un kuvveti), dördüncü bant ise toleransı gösterir. 5 bantlı hassas dirençlerde ilk üç bant rakam, dördüncü bant çarpan, beşinci bant toleransdır. Örneğin Kırmızı-Kırmızı-Kırmızı-Altın = 2.200Ω ±%5 anlamına gelir. Renk sırası her zaman soldan sağa, tolerans bandından uzak yönde okunur.

SMD (Yüzey Monte) dirençler, küçük boyutları nedeniyle renk bandı yerine sayısal kodla işaretlenir. 3 haneli kodda ilk iki rakam değeri, son rakam 10'un kuvvetini verir (örn: 103 = 10kΩ). 4 haneli kodda ilk üç rakam değer, son rakam çarpandır (örn: 1002 = 10kΩ). "R" harfi ondalık noktayı temsil eder: 4R7 = 4.7Ω. SMD dirençler 0402, 0603, 0805 gibi boyut kodlarıyla da anılır ve modern elektronik kartlarda yaygın kullanılır.

Kapasitörler seri bağlandığında toplam kapasitans azalır ve 1/Ctoplam = 1/C1 + 1/C2 + ... formülüyle hesaplanır. Bu, seri direnç formülünün tam tersi bir sonuç verir. Seri bağlantı, çalışma voltajını artırmak için kullanılır: iki 50V kapasitör seri bağlandığında sistem 100V'a dayanabilir. Elektrolitik kapasitörlerde polariteye dikkat edilmeli; AC devrelerinde iki elektrolitik kapasitör ters yönde seri bağlanarak polar olmayan etki elde edilebilir.

Paralel bağlı kapasitörlerin toplam kapasitansı, her bir kapasitansın toplanmasıyla bulunur: Ctoplam = C1 + C2 + .... Bu yapıda tüm kapasitörler aynı voltajda çalışır. Güç kaynağı filtre devrelerinde büyük elektrolitik kapasitörlerin yanına küçük seramik kapasitörler paralel bağlamak, geniş frekanslarda etkili filtreleme sağlar. Kapasitör değerini artırmak istediğinizde, elimizdeki kapasitörleri paralel bağlamak pratik bir çözümdür.

Bir kapasitörde depolanan elektrik yükü Q = C × V formülüyle hesaplanır. Q Coulomb cinsinden yükü, C Farad cinsinden kapasitansı, V ise voltajı ifade eder. Bu değer, kapasitörün deşarj sırasında kaç saniye boyunca belirli bir akım sağlayabileceğini ya da bir flaş devresinin ne kadar yük biriktirdiğini bulmak için kullanılır. Fotoğraf makinelerindeki flaş devrelerinden darbe üreteci tasarımlarına kadar birçok uygulamada kapasitör şarjını hesaplamak kritik öneme sahiptir.

Kapasitörde depolanan enerji E = ½ × C × V² formülüyle hesaplanır ve birimi Joule'dür. Voltajın karesi formülde yer aldığından, voltajı iki katına çıkarmak depolanan enerjiyi dört katına çıkarır. Bu ilişki, yüksek voltajlı kapasitörlerin potansiyel tehlikesini açıklar. Depolanan enerji; lazer sistemlerinde, elektromanyetik fırlatıcılarda ve darbe güç kaynağı tasarımında hesaplanması gereken temel parametredir. UPS ve hızlı şarj devrelerinde de bu değer büyük önem taşır.

Küçük kapasitörler genellikle 3 haneli bir kodla işaretlenir. İlk iki rakam değeri, üçüncü rakam ise 10'un kuvvetini gösterir; sonuç pikofarad (pF) cinsindendir. Örneğin 104 = 10 × 10⁴ pF = 100nF = 0.1µF. "n" ve "p" harfleri bazen nano ve pikoyu temsil eder. Kondansatörün üzerindeki voltaj değerine de dikkat etmek gerekir: çalışma voltajının en az %20 üzerinde bir kapasitör seçmek uzun ömür sağlar. Bu hesaplayıcı ile eski veya belirsiz kapasitör kodlarını kolayca çözebilirsiniz.

Seri bağlı bobinlerde (manyetik etkileşim yoksa) toplam endüktans, her bobinin toplanmasıyla bulunur: Ltoplam = L1 + L2 + L3 + .... Bu formül, seri direnç formülüyle aynı mantığı izler. Bobinler birbirine yakın yerleştirilirse karşılıklı endüktans etkisi devreye girebilir; bu hesaplayıcı manyetik etkileşimsiz durumu hesaplar. Filtre devrelerinde, EMI bastırma bobinlerinde ve DC-DC dönüştürücülerde seri bobin kombinasyonları sık kullanılır.

Paralel bağlı bobinlerde toplam endüktans azalır ve 1/Ltoplam = 1/L1 + 1/L2 + ... formülüyle hesaplanır. Yüksek akım uygulamalarında, tek büyük bobin yerine birden fazla bobini paralel bağlamak devre dışı kalma riskini azaltır ve ısıl yükü paylaştırır. Güç elektroniğinde faz interleaving tekniğiyle birden fazla inductor paralel çalıştırılarak dalgalanma akımı azaltılır ve verimliliği yükseltilir. Manyetik etkileşim yokluğu varsayımıyla çalışır.

Bir bobinde depolanan manyetik alan enerjisi E = ½ × L × I² formülüyle hesaplanır. Buradaki akımın karesinin formülde yer alması, akımın enerji depolamadaki etkisini vurgular. Anahtarlamalı güç kaynakları (SMPS) ve DC-DC dönüştürücüler bu prensiple çalışır: bobin enerjiyi manyetik alanda depolar, sonra serbest bırakır. Transformatör ve motor tasarımında da bobin enerjisini doğru hesaplamak, manyetik doyuma karşı koruma için önemlidir.

Reaktans, kapasitör veya bobinin AC akımına gösterdiği direnç benzeri engeldir ve birimi Ohm'dur; ancak enerji harcamaz. Kapasitif reaktans: Xc = 1 / (2π × f × C) — frekans artınca azalır. Endüktif reaktans: XL = 2π × f × L — frekans artınca artar. Bu ilişkiler filtre tasarımının temelidir: yüksek frekanslarda kondansatör düşük empedans, bobin ise yüksek empedans gösterir. Frekans girip istenilen reaktans değerini elde etmek için uygun komponent değerini bu araçla bulabilirsiniz.

Empedans (Z), AC devrelerindeki toplam karşı koyma olup direnç (R) ve reaktans (X) bileşenlerini birleştirir: Z = √(R² + X²). Birimi Ohm'dur ve vektör büyüklüğüdür. Empedans eşleştirmesi, maksimum güç transferi için kritiktir: kaynak ve yük empedansı eşleştiğinde güç transferi en yüksek olur. Ses elektroniğinde hoparlör empedansı, RF devrelerinde anten beslemesi ve yüksek hızlı dijital devrelerde hat empedansı bu hesapla belirlenir. Faz açısı da empedansın önemli bir bileşenidir.

Bir LC devresinde kapasitif ve endüktif reaktansların birbirine eşit olduğu frekansa rezonans frekansı denir: f = 1 / (2π√(LC)). Bu frekansta devre maksimum titreşim yapar ve empedansı en düşük (seri rezonans) veya en yüksek (paralel rezonans) değerine ulaşır. Radyo alıcılarındaki istasyon ayarı bu prensiple çalışır. Bant geçiren ve bant durduran filtreler, osilatör devreleri ve frekans seçici devreler LC rezonansına dayanır. L ve C değerlerini girerek hedef frekansınıza ulaşacak kombinasyonu bulun.

Kalite faktörü (Q), bir rezonant devrenin ne kadar seçici ve dar bant olduğunu gösterir: Q = XL / R. Yüksek Q değeri dar bant geçirimi ve düşük enerji kaybı anlamına gelir. Radyo frekansı filtrelerinde yüksek Q istenir; geniş bant uygulamalarında ise düşük Q tercih edilir. Bobin kalitesini ölçmede de kullanılır: gerçek bobinlerin sargı direnci nedeniyle Q değeri düşer. Osilatörlerde yüksek Q faktörü, frekans kararlılığını artırır ve faz gürültüsünü azaltır.

RC zaman sabiti τ = R × C, RL zaman sabiti ise τ = L / R formülüyle hesaplanır. Bu değer, devrenin giriş değişimine ne kadar hızlı tepki verdiğini gösterir. Bir RC devresinde kapasitör, yaklaşık 5τ sürede tam şarj olur; tek zaman sabitinde ise hedef değerin %63'üne ulaşır. Darbe genişliği modülasyonu (PWM) filtrelerinde, sinyal geciktirme devrelerinde ve analog-dijital dönüştürücü giriş filtrelerinde zaman sabitini doğru seçmek çok önemlidir.

RC filtre, direnç ve kondansatörden oluşan pasif bir frekans seçici devredir. Kesim frekansı: fc = 1 / (2π × R × C). Alçak geçiren (low-pass) filtrede, kesim frekansının altındaki sinyaller geçer; yüksek geçiren (high-pass) filtrede ise üstündekiler. Ses devrelerinde bas/tiz ayrımı, güç kaynağı çıkışlarında gürültü filtreleme ve ADC giriş anti-aliasing filtrelerinde sıkça kullanılır. İstediğiniz kesim frekansına göre R ve C değerlerini bulmak için bu hesaplayıcıyı kullanın.

RL filtre, direnç ve bobinden oluşan pasif frekans seçici devredir. Kesim frekansı: fc = R / (2π × L). Endüktif reaktans frekansla arttığından, seri RL devresinde bobin yüksek frekansları bloke eder (alçak geçiren). RC filtreye göre RL filtreler güç uygulamalarında tercih edilir; DC-DC dönüştürücü çıkışlarında ve motor sürücülerinde yaygındır. Bobin değerleri kapasitörlere kıyasla daha geniş aralıkta değişebileceğinden, uygun L ve R kombinasyonunu seçmek için bu hesaplayıcıyı kullanın.

555 entegre devresi, elektronik tarihinin en çok kullanılan IC'lerinden biridir. Astable (kararsız) modda sürekli kare dalga üretir. Frekans: f = 1.44 / ((R1 + 2×R2) × C), Görev döngüsü: D = (R1 + R2) / (R1 + 2×R2). LED yanıp sönme devrelerinden, buzzer tonlarına, PWM sinyallerine ve basit osilatörlere kadar sayısız uygulamada kullanılır. R1, R2 ve C değerlerini girerek oluşturacağınız kare dalganın frekansını ve görev döngüsünü önceden hesaplayabilirsiniz.

LED'ler doğrudan voltaj kaynağına bağlanamaz; akım sınırlama direnci olmadan yanar. R = (Vkaynak − Vled) / Iled. Kırmızı/sarı LED'lerde ileri voltaj yaklaşık 1.8–2.2V, mavi/beyaz/yeşil LED'lerde 3–3.4V civarındadır. Tipik çalışma akımı 10–20mA'dır. Örneğin 5V kaynaktan kırmızı LED (Vf=2V, If=20mA) beslerken: R = (5−2)/0.02 = 150Ω. Hesaplanan değere en yakın standart direnç değerini seçin. Yüksek parlaklık LED'lerde güç tüketimine de dikkat edin.

Birden fazla LED'i seri bağladığınızda ileri voltajlar toplanır ve tek direnç tüm devreyi besler. R = (Vkaynak − n×Vled) / Iled. Bu yöntemin avantajı, tüm LED'lerden aynı akımın geçmesidir, dolayısıyla parlaklık eşitliği sağlanır. Seri LED dizisinde güç kaynağı voltajının, toplam LED ileri voltajından yüksek olması zorunludur. LED sayısını artırdıkça direnç değeri düşer ve direnç üzerindeki enerji kaybı azalır; bu da daha verimli bir devre anlamına gelir.

Pil ömrü tahmini t = Kapasite (mAh) / Akım (mA) formülüyle hesaplanır. Ancak gerçek hayatta pil kapasitesi; sıcaklığa, deşarj hızına ve kimyasal türe göre değişir. Verimlilik faktörü (%80–90) ekleyerek daha gerçekçi bir tahmin elde edilir. IoT cihazları için uyku modu akımı ve uyanma sürelerini ayrı hesaplayıp ortalama akım belirlemek gerekir. AA alkalin pil yaklaşık 2500mAh, lipo pil ise 100–5000mAh arasında değişir. Pil ömrünüzü optimize etmek için güç tüketimini azaltın veya daha yüksek kapasiteli pil seçin.

Kablo kesiti (mm² veya AWG), devreden geçen akım ve kablo uzunluğuna bağlı olarak belirlenir. Yetersiz kesitli kablo ısınır, voltaj düşümüne yol açar ve yangın riski oluşturabilir. Maksimum izin verilen voltaj düşümü genellikle kaynak voltajının %3–5'idir. Formül: A = (2 × L × I × ρ) / ΔV (ρ = bakır için 0.0175 Ω·mm²/m). Elektrik tesisatında yerel yönetmeliklere uymak zorunludur. Bu hesaplayıcı, DC güç dağıtım devrelerinde, otomotiv kablolarında ve prototip projelerinde kablo seçimini kolaylaştırır.

Güç kaynağı tasarımında toplam yük gücüne güvenlik payı eklenerek gerekli PSU kapasitesi belirlenir. Genellikle %20–30 güvenlik payı önerilir: bu, güç kaynağının sürekli maksimum kapasitede çalışmamasını ve uzun ömürlü olmasını sağlar. Doğrultucu ve filtre devresi için trafo çıkış voltajı yük voltajının yaklaşık %1.4 katı olmalıdır. Anahtarlamalı güç kaynaklarında (SMPS) verimlilik %80–95 arasındadır. Bu hesaplayıcı, güç kaynağı seçiminde ve tüm sisteminizin enerji bütçesini planlamada yardımcı olur.

Verimlilik (η), bir sistemin giriş gücünün ne kadarını faydalı çıkış gücüne dönüştürdüğünü gösterir: η = (Pçıkış / Pgiriş) × 100%. Kayıplar ısı olarak yayılır. Lineer regülatörler (LDO) genellikle %50–70 verimlidir; anahtarlamalı regülatörler ise %85–95'e ulaşabilir. Motor sürücülerinde, güç dönüştürücülerde ve akü şarj devrelerinde verimlilik kritik bir parametredir. Verimlilik düşükse ek soğutucu gerekebilir; yüksek güç uygulamalarında her yüzde nokta önemli maliyet ve enerji tasarrufu anlamına gelir.

BJT transistörü aktif bölgede tutmak için doğru baz akımını ve baz gerilimini ayarlamak gerekir. En yaygın kutuplama yöntemi gerilim bölücü kutuplamadır: Ib = (Vb − Vbe) / Rb. VBE, silikon transistörler için yaklaşık 0.6–0.7V'dur. Transistörün kazancı (β veya hFE) akımı büyütme oranını belirler: Ic = β × Ib. Bu hesaplayıcı, küçük sinyal yükselteçleri, anahtarlama devreleri ve LED sürücüleri için baz direncini belirlemenize yardımcı olur. Q noktasını doğru seçmek, doğrusallık ve verimlilik açısından kritiktir.

Frekans ve periyot birbirinin tersidir: f = 1 / T. 50Hz şebeke akımında periyot 20ms'dir; 1MHz sinyalde ise periyot 1μs'dir. Bu dönüşüm, osiloskop ölçümlerini yorumlarken, PWM frekansını ayarlarken ve mikrodenetleyici zamanlayıcılarını programlarken sık ihtiyaç duyulan bir hesaplamadır. Ses frekansları 20Hz–20kHz, RF frekansları MHz–GHz, dijital devre saatleri ise genellikle MHz–GHz aralığındadır. Girdiğiniz frekans veya periyot değeri karşısındakine otomatik dönüştürülür.

Görev döngüsü (duty cycle), bir PWM sinyalinin periyodunun ne kadarının yüksek (HIGH) geçtiğini yüzde olarak gösterir: D = (Ton / T) × 100%. %50 görev döngüsü, sinyalin yarısının HIGH yarısının LOW olduğu anlamına gelir. Motor hız kontrolünde, LED parlaklık ayarında ve güç dönüştürücülerde çıkış voltajını ayarlamada PWM ve görev döngüsü yaygın kullanılır. Mikrodenetleyicilerde PWM çıkışı genellikle zamanlayıcı kayıtlarıyla ayarlanır; bu hesaplayıcı istenilen görev döngüsü için gerekli zamanlayıcı değerini bulmayı kolaylaştırır.