Zurück zum Menü 1 1.4.13 Digitale Signalweiche Erstellt: Januar 2008 |
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Wenn man anstatt eines Relais
lieber
ein paar ICs einsetzen möchte, um jeweils
ein digitales
Signal von
zwei Ausgängen auf einen zu schalten, benötigt man
zunächst
einmal einen Überblick, was UND-Gatter,
ODER-Gatter
und NICHT-Gatter leisten.
Hier noch einmal die Schaltsymbole aller drei Gatter auf einen Blick:  Jetzt haben wir ja zwei Eingangssignale A und B, die wir je nach dem Zustand des Steuersignals C auf den Ausgang durchschalten wollen. Hmm... "Zappralot"...
Da überlegen wir zunächst einmal, was ein UND-Gatter macht, wenn man an den einen Eingang das Signal legt und an den anderen Eingang "0" oder "1":  Wir sehen also: Nur wenn der Eingang "B" auf logisch "1" ist, wird das Signal an "Q" weitergegeben. Aha. Jetzt ist es ja so, dass wir zwei verschiedene Signale haben und jeweils eines davon auf den Ausgang Q schalten wollen. Also braucht man wohl zwei UND-Gatter dazu, um mal das eine Signal und mal das andere Signal durchschalten zu können. Mal muss der "B-Eingang 1" auf Null sein und der "B-Eingang 2" auf 1 und mal umgekehrt. Wir haben aber nur 1
Steuersignal "C". Was
nun?
Nun gut, das will ich Dir
gerne verraten,
man kann dafür ein NICHT-Gatter
benutzen.
Gut. Puzzlen wir das eben
Gesagte mal
zusammen:
 Zunächst einmal liegt
Punkt C über
R1 an minus. Den R1 nennt man in
diesem Fall einen Pull-Down-Widerstand,
weil er die entsprechende Signalleitung auf
minus zieht. Das
Äquivalent, den Pull-Up-Widerstand
gibt es auch, in diesem
Fall wären R1 und S1 vertauscht und bei "S1
= offen"
würde dann also eine logische 1 an C
anliegen.
Aber bei uns liegt im Ruhezustand eine 0 an C an. Durch den Inverter 1 wird daraus eine logische 1. Also haben wir zunächst an B1 eine 1 und an B2 eine 0. Demnach würde also das Signal "Takt 1" am UND 1 durchgelassen und "Takt 2" an UND 2 gesperrt. Wenn man nun den Schließer S1 betätigt, ergibt sich das Ergebnis genau andersherum. Es fällt dann am Pull-Down-Widerstand die gesamte Betriebsspannung ab und das ergibt dann an C eine 1. Daraus ergibt sich dann schließlich: An "UND 1" wird gesperrt und an UND 2 durchgelassen. Soweit, so gut. Nun haben wir aber zwei Ausgänge, Q1 und Q2. Wir wollen doch aber nur ein Signal hinten "abzapfen". Naja, könnten viele sagen, dann schließen wir halt beide Ausgänge parallel:  Das sieht gut und einfach aus, ist aber leider verboten. Was wäre denn, wenn Q1 gerade eine 1 führt und Q2 eine 0 zur selben Zeit? Na? Richtig: Ein
saftiger Kurzschluss,
der das IC zerstören
könnte.
Sicherlich gibt
es Ausnahmen von diesem
Verbot und in diesen Fällen darf man
dann die Ausgänge doch
wieder parallel anschließen, aber
wir merken uns auf alle
Fälle:
Gatterausgänge
parallel schalten = Verboten!
Gattereingänge parallelschalten = Erlaubt! So. Auch das
noch! Was soll man jetzt
bloß tun?
Naja, wir haben doch noch ein einfaches ODER-Gatter angesprochen. Und das setzen wir jetzt noch hinten dran:  So, den Signallaufplan unten drunter kennst Du schon, und Du solltest jetzt auch gut erkennen, dass man das Taktsignal mit dem Schalter S1 ganz einfach auswählen kann. (ein ganz schnöder Schließer oder aber auch ein Controllerausgang oder ein Pin vom LPT-Port des PCs) Am Ausgang Q steht es dann in bester TTL-Qualität zu Verfügung. Noch ein Vorteil gegenüber einer Wechselschaltung mit einem Relais: Je nach
eingesetztem IC kann diese
Schaltung
wirklich sauschnell
sein. Einige Megahertz
bei den Takten
und auch beim
Umschalteingang
sollten locker drin sein.
Versuche
diese Frequenzen mal mit
'nem
Relais... ...da wirst Du
wohl stranden ...
Basteltipp:
1. Schließe zwei Tongeneratoren mit variabler Frequenz an A1 und A2 an und an Q einen Verstärker mit Lautsprecher oder Kopfhörer. 2. Jetzt ersetze noch zusätzlich S1 und R1 durch einen dritten Tongenerator mit variabler Frequenz. 3. Verstelle die Frequenzen und beobachte die Töne. Welche
Geräuschkulisse
wird wohl entstehen?
Wie
sind
Interferenzen und
Schwebungen zu
erklären?
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