Franzis Digitale Elektronik Lernpaket Bedienungsanleitung Seite 5

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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. Wenn man aber viele digitale Leitungen gleichzeitig verwendet,
gibt es insgesamt sehr viele unterschiedliche Zustände. Jeden einzelnen
Zustand bezeichnet man als ein Bit. Ein 8-Bit-System kann 256 Zustände
darstellen, ein 16-Bit-System schon 65636 (= 2 hoch 16) Zustände. Wenn
dann noch alle Zustände schnell wechseln, lassen sich riesige Datenmen-
gen verarbeiten und komplexe Systeme wie z. B. das Internet realisieren.
Die ersten Versuche zur digitalen Elektronik sollten mit möglichst einfa-
chen Bauteilen durchgeführt werden. Ein typischer Grundbaustein ist ein
so genanntes Gatter, also eine Schaltung mit Eingängen und einem Aus-
gang. Der Zustand an den Eingängen bestimmt, was am Ausgang passiert.
Ein typisches Beispiel ist das NAND-Gatter. Das im Lernpaket verwendete
vierfache NAND-Gatter 4011 erlaubt bereits zahlreiche Schaltungsvarian-
ten. Aus mehreren NAND-Gattern lassen sich Schaltungen mit anderen
Funktionen aufbauen. Sogar ein ganzer Computer ist letztlich aus solchen
Grundfunktionen aufgebaut.
Aus Gattern lassen sich z. B. Flipfl ops oder Speicherbausteine aufbauen, die
den zuletzt eingenommenen Zustand behalten. Ein komplexeres Flipfl op
ist das JK-Flipfl op, das intern ebenfalls aus Gatterfunktionen aufgebaut ist.
Das Lernpaket enthält ein doppeltes JK-Flipfl op 4027. Als drittes IC ist ein
Zählerbaustein 4040 mit einer Teilerkette aus zwölf Flipfl ops im Lernpaket
enthalten. Damit lassen sich Binärzahlen darstellen und Frequenzen bis zu
4096-fach herunterteilen. Alle drei ICs gehören zur CMOS-Familie 4000
und dürfen mit Betriebsspannungen zwischen 3 V und 15 V betrieben wer-
den. Damit eignen sie sich hervorragend für einfache Experimente und für
den Batteriebetrieb mit 9 V.
Viel Erfolg beim Experimentieren!
Ihr Burkhard Kainka