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Verwandte Anleitungen für Franzis Digitale Elektronik Lernpaket
Inhaltszusammenfassung für Franzis Digitale Elektronik Lernpaket
- Seite 1 Das Franzis Lernpaket Digitale Elektronik...
- Seite 2 Digitale Elektronik...
- Seite 3 Das Franzis Lernpaket Digitale Elektronik...
- Seite 4 Autor: Burkhard Kainka Art & Design: www.ideehoch2.de © 2015 Franzis Verlag GmbH, Richard-Reitzner-Allee 2, 85540 Haar Alle Rechte vorbehalten, auch die der fotomechanischen Wiedergabe und der Speicherung in elektronischen Medien. Das Erstellen und Verbreiten von Kopien auf Papier, auf Datenträgern oder im Internet, insbesondere als PDF, ist nur mit ausdrücklicher Genehmigung des Verlags gestattet und wird widrigenfalls strafrechtlich verfolgt.
- Seite 5 Vorwort Digitale Elektronik ist die Grundlage moderner Computertechnik. Digi- tal heißt, dass es nur eindeutige An- oder Aus-Zustände in einer Schal- tung gibt, nicht aber Zwischenstufen wie halb an oder dreiviertel an wie in der analogen Elektronik. Auf den ersten Blick hat man also weniger Mög- lichkeiten.
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Seite 7: Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis Bauteile ................... 9 1.1 Das Steckfeld ..............10 1.2 Die Batterie ............... 11 1.3 Leuchtdioden ..............12 1.4 Widerstände ..............13 1.5 Kondensatoren ..............15 1.6 Tastschalter............... 1.7 Vierfaches NAND-Gatter 4011 ..........16 1.8 Zweifaches JK-Flipfl op 4027 ..........17 1.9 Zwölffach-Teiler 4040............17 Experimente mit Logik-Gattern .......... - Seite 8 Inhaltsverzeichnis 4.5 JK-Flipfl op ................ 50 4.6 Schieberegister..............4.7 Phasenverschiebung 90 Grad .......... 58 Decoder................. 5.1 Bit-Decoder ..............63 5.2 Eins-aus-Vier-Decoder ............. 65 5.3 Bit-Decoder und Synchronzähler ........67 Teilerketten mit dem 4040 ............. 71 6.1 Teiler durch 2 ..............71 6.2 Vier-Bit Binärzähler ............
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Seite 9: Bauteile
1 Bauteile Hier sollen zunächst alle Bauteile des Lernpakets vorgestellt werden. Die einzelnen Versuche werden auf einer Steckplatine durchgeführt. Zu jedem Versuch gibt es ein Schaltbild und ein Aufbaufoto. Das Foto ist jeweils nur als Vorschlag zu verstehen, Sie können die Bauteile auch anders anord- nen. -
Seite 10: Das Steckfeld
Kapitel 1: Bauteile 2 Widerstände 100 kΩ 2 Widerstände 2,2 MΩ 2 Keramische Kondensatoren 100 nF 1.1 Das Steckfeld Alle Versuche werden auf einer Labor-Experimentierplatine aufgebaut. Das Steckfeld mit insgesamt 270 Kontakten im 2,54-mm-Raster sorgt für sichere Verbindungen der Bauteile. Abb. -
Seite 11: Die Batterie
1.2 Die Batterie Abb. 1.2: Die internen Kontaktreihen Das Einsetzen von Bauteilen benötigt relativ viel Kraft. Die Anschluss- drähte knicken daher leicht um. Wichtig ist, dass die Drähte exakt von oben eingeführt werden. Dabei hilft eine Pinzette oder eine kleine Zange. Ein Draht wird möglichst kurz über dem Steckbrett gepackt und senkrecht nach unten gedrückt. -
Seite 12: Leuchtdioden
Kapitel 1: Bauteile Abb. 1.3: Die Batterie und ihr Schaltsymbol Verwenden Sie keine Alkali-Batterie und keinen Akku, sondern nur ein- fache Zink-Kohle-Batterien. Zwar weist eine Alkali-Batterie eine größere Lebensdauer auf, sie liefert jedoch im Fehlerfall, z. B. bei einem Kurz- schluss, ebenso wie ein Akku sehr große Ströme bis über 5 A, die dünne Drähte oder die Batterie selbst stark erhitzen können. -
Seite 13: Widerstände
1.4 Widerstände Standard-LEDs niemals direkt mit einer Batterie verbunden werden. Es ist immer ein Vorwiderstand nötig. Abb. 1.4: Die Leuchtdiode Zusätzlich gibt es vier farbige Spezial-LEDs mit eingebauten Vorwider- ständen von etwa 1 kΩ. Man kann den Widerstand als kleinen Block auf dem Kathodenanschluss erkennen. - Seite 14 Kapitel 1: Bauteile Widerstände mit einer Toleranz von 5% gibt es in den Werten der E24- Reihe, wobei jede Dekade 24 Werte mit etwa gleichmäßigem Abstand zum Nachbarwert enthält. Tabelle 1.1: Widerstandswerte nach der Normreihe E24 Der Farbcode wird ausgehend von dem Ring gelesen, der näher am Rand des Widerstands liegt.
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Seite 15: Kondensatoren
1.5 Kondensatoren Ein Widerstand mit den Farbringen Gelb, Violett, Braun und Gold hat den Wert 470 Ohm bei einer Toleranz von 5%. Im Lernpaket befi nden sich Widerstände der folgenden Werte: 1 k Braun, Schwarz, Rot 10 k Braun, Schwarz, Orange 100 k... -
Seite 16: Vierfaches Nand-Gatter 4011
Kapitel 1: Bauteile Abb. 1.7: Der Tastschalter 1.7 Vierfaches NAND-Gatter 4011 Eine integrierte Schaltung (IC) enthält viele Bauteile in einem Gehäuse. Beim 4011 handelt es sich um ein CMOS-IC mit vier NAND-Gattern. Das IC ist gut gegen elektrostatische Entladungen geschützt und muss nicht mit besonderer Vorsicht behandelt werden. -
Seite 17: Zweifaches Jk-Flipfl Op 4027
1.8 Zweifaches JK-Flipfl op 4027 1.8 Zweifaches JK-Flipfl op 4027 Der 4027 ist ein CMOS-IC mit 16 Anschlüssen. Es enthält zwei unabhän- gige JK-Flipfl ops. Wie bei allen ICs ist besonders der korrekte Anschluss der Betriebsspannung zu beachten. Die Betriebsspannung darf bei allen ICs der 40xx-Serie zwischen 3 V und 15 V betragen. - Seite 18 Kapitel 1: Bauteile...
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Seite 19: Experimente Mit Logik-Gattern
Experimente mit Logik- Gattern Das CMOS-IC 4011 enthält vier unabhängige NAND-Gatter mit je zwei Ein- gängen. Daraus lassen sich zahlreiche andere Grundfunktionen vom Inverter bis zum NOR-Gatter aufbauen. Das erlaubt einen Einblick in die logischen Grundfunktionen der digitalen Elektronik. Letztlich sind sogar ganze Mik- roprozessoren aus immer gleichen Grundbausteinen zusammengesetzt. - Seite 20 Kapitel 2: Experimente mit Logik-Gattern Abb. 2.2: Aufbau auf der Steckplatine tige Polung zu achten. Der Plus-Anschluss wird auch als Vcc bezeichnet, der Minus-Anschluss als GND (Ground, Masse, Erde). Bei allen CMOS- ICs muss beachtet werden, dass nicht verwendete Eingänge entweder an Vcc oder an GND gelegt werden.
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Seite 21: Berührungsschalter
2.2 Berührungsschalter Die Funktion der Schaltung lässt sich durch eine so genannte Wahrheits- tabelle darstellen. Beim unteren Gatter (NAND 1) liegt der Eingang an GND (0), der Ausgang ist deshalb eingeschaltet (1). Beim oberen Gatter (NAND 4) liegt der Eingang an Vcc (1), der Ausgang ist deshalb aus (0). Ausgang 2.2 Berührungsschalter Dieser Versuch verwendet ein Gatter als Inverter mit offenem Eingang. - Seite 22 Kapitel 2: Experimente mit Logik-Gattern Abb. 2.4: Inverter mit offenem Eingang Abb. 2.5: Aufbau mit Berührungskontakt...
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Seite 23: Nand-Grundfunktion
Franzis Lernpakete zeichnen sich durch hohe Qualität und leichte Umsetzbarkeit auch für Einsteiger aus. Alle Experimente wurden auf ihre Praxistauglichkeit getestet. Sie können also sicher sein, dass auch bei Ihnen zu Hause alles klappt. Franzis Lernpakete halten, was sie versprechen – Projekte, die wirklich Widerstände funktionieren! Für Kinder unter 14 Jahren...