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Digitaltechnik take it easy Part1

Vorwort

Digitaltechnik ist einfacher, als so mancher denkt. Diese Reihe führt euch in die Grundlagen der Digitaltechnik ein bis hin zu komplexen Schaltungen. Begleitet werden die Beiträge durch praktische Experimente, die weitgehend ohne Lötkolben auskommen. Diesen Weg wird sowohl der Einsteiger als auch der Analog-Elektroniker Schritt für Schritt gehen können und am Ende in der Lage sein, Problemlösungen in der Praxis selbst zu entwerfen.



Theorie was ist das?

Diese Reihe soll allen etwas bieten, die an der Digitaltechnik interessiert sind. Wir werden nahezu das gesamte Gebiet der Digitaltechnik erforschen und uns in praktischen Experimenten erarbeiten. Gleich greifen wir in die Praxiskiste, ohne viel Theorie ;), nichts ist anschaulicher als das praktische Experiment. So ergeben sich auch ohne viel Mathe die Grundfunktionen der Digitaltechnik, die wir auch in größeren Schaltungen anwenden werden, mit praktischen Anwendungen.

Die Reiseroute

Flip-Flop, Torschaltung, Schwingungserzeugung, Teiler, Zähler, Speicher und Decoder lernen wir kennen und bauen praktische Schaltungen vom Pegelprüfer über einen Zähler bis hin zu einer Digitaluhr. (Keine Angst an dieser Stelle, "take it easy"). Am Ende sollte jeder in der Lage sein, fast jedes digitale Schaltungsproblem zu lösen. Wenn nicht: wir haben auch ein gutes Forum

Versprochen ist Versprochen

Für unsere Exprimente möchten wir viele kleine Schaltungen aufbauen, ohne immer wieder neu löten zu müssen. Es bietet sich dafür ein Steck-Experimentierboard an, das es ermöglicht, nur durch Stecken viele Schaltungslösungen zu erarbeiten. Da die Schaltungen in den späteren Parts immer größer werden, wählt man (falls noch kein Experimentierboard vorhanden oder doch schon die Entscheidung zum Löten gefallen ist) am besten ein mittelgroßes mit Anschlussklemmen für die Versorgungsspannung.

Scotty: "Energie !"

Schrieb ich Versorgungsspannung: was braucht eigentlich so ein Digitalbaustein an Spannnung? Aber dazu später mehr. Eine 9V Batterie oder ein Akkumulator sollte ausreichen, da diese Serie vorwiegend mit sparsamen C-MOS Bauteilen aufgebaut wird. Beim späteren Vergleich der Schaltkreissysteme erfahren wir noch mehr

Wer ein Netzteil benutzen möchte, benötigt eine stabilisierte Spannung. Schliesst auf keinen Fall ein unstabilisiertes Steckernetzteil an die Digialschaltkreise an, da diese für ein solches Netzteil fast keine Last darstellen und ihr euch nur die IC's brutzelt. Abhilfe schafft ein Festspannungsregler mit Peripherie, der auf 5V ausgelegt sein sollte (da unterschiedliche Schaltkreissysteme auch unterschiedliche Versorgungsspannungen haben, wir kommen noch drauf zu sprechen). Die Schaltung dafür seht ihr unten

Datei:Festspannungsregler.jpg

Bei den Elkos ist auf die richtige Polung zu achten. An Pin 1 des Reglers kommt die positive Spannung des Steckernetzteils (mit Multimeter ablesbar), an den mittleren Pin (Pin2) wird Ground/OV angeschlossen. Dieser wird auch mit der Masseschiene des Experimentierboards verbunden und schon kann an Pin 3 die 5V Spannung entnommen werden, die direkt an die Schaltkreise geführt wird

1 oder 0 oder 1

Ja, das ist Digitaltechnik. Sie beruht tatsächlich auf einem Zahlensystem, das aus zwei Ziffern besteht, richtig geraten, der 1 und der 0. Es ist das Binärsystem, das nur auf diesen Zahlen, Dualzahlen genannt, beruht. Der Begriff Digitaltechnik kommt übrigens aus dem englischen Wort für Zahl = "digit", denn die Digitaltechnik tut nichts anderes als zählen, zählen, zählen

Der Vorteil eines solchen Dualsystems ist die Eindeutigkeit der Zuordnung zweier Pegelzustände, entweder die logische 1, auch High-Pegel oder kurz H genannt, oder die logische 0, Low-Pegel genannt oder L.

Vereinfacht gesagt

  1. High = Spannung liegt an
  2. Low = Spannung liegt nicht an

Was unter einer Spannung bzw. keiner Spannung zu verstehen ist, sehen wir gleich

Die Tabelle der Wahrheit

a b AND OR XOR -> <->
0 0 0 0 0 1 1
0 1 0 1 1 1 0
1 0 0 1 1 0 0
1 1 1 1 0 1 1


a NOT
0 1
1 0