Der Baustein selber kostet nur einige Cent benötigt ein Betriebsspannung zwischen 5 und 15 Volt und hat nur eine sehr geringen Stromaufnahme von unter 1 mA.
Die Eingangswiderstände sind sehr groß so das Eingänge die nicht benutzt werden auf ein bestimmtes Potential festgelegt werden sollten damit sie keine
undefinierten Zustände annehmen durch zum Beispiel Elektrosmog Funkwellen Statische Aufladung und der gleichen.
Ein Gatter ist ein logischer Baustein von denen jeweils 4 Stück in einem Gehäuse verbaut sind.
Da es viele verschiedenen Gatter gibt, gibt es auch dafür spezifischen Schaltzeichen.
In dem hier vorliegenden Fall handelt es sich um ein sogenanntes NOR Gatter mit folgendem Schalt Symbol für den Europäischen Raum.
Für den US Raum gibt es ein alternatives Zeichen.
 |
Europa |
 |
USA |
Auf der linken Seite befinden sich zwei Eingänge ,die rechte Seite zeigt den Ausgang an.
Das hier vorliegende Gatter bezeichnet man als NOR Gatter ,diese Bezeichnung sagt dem geübten Elektrotechniker um was für ein Gatter
es sich handelt bzw. welche Funktionen wie und wann ausgeführt werden.
Bezeichnen wir einmal die Ein-Ausgänge des Gatter um die Funktionen zu verdeutlichen.
Auf Grund der Höhe der Betriebsspannung wird dann die Spannung unterteilt und alles unter 1/3 der Betriebsspannung wird als 0 angesehen
und alles oberhalb 2/3 der Betriebsspannung wird als 1 angesehen.
Also angenommen ich arbeite mit einer Betriebsspannung von 10 Volt, dann wird die Spannung unterhalb von 3,33 Volt als Null angesehen und alles oberhalb 6,66 Volt als eine Eins.
Kommen wir zur festgelegten Logik dieses Gatter und stellen es zur besseren Übersichtlichkeit in einer Testschaltung vor.
Insgesamt können mit beiden Eingängen vier verschiedene Gegebenheiten möglich sein auf die dann der Ausgang gegeben falls reagiert.
Fassen wir es einmal in einer Tabelle zusammen.
| Möglichkeit |
Eing.1 |
Eingang2. |
Ausgang. |
| 1 |
0 |
0 |
1 |
| 2 |
1 |
0 |
0 |
| 3 |
0 |
1 |
0 |
| 4 |
1 |
1 |
0 |
1. Möglichkeit , beide Taster sind nicht gedrückt , damit liegen beide
Eingänge über Widerstände auf Masse was in der Logik eine " Null" bedeutet da beide Eingänge eine Spannung aufweisen die unterhalb von ein drittel der Betriebsspannung ist.
in der Testschaltung leuchtet dann die grüne Leuchtdiode was gleichzeitig bedeutet das der Ausgang eine "1" aufweist also eine Spannung von oberhalb 2/3 der Betriebsspannung.
2. Möglichkeit wäre Taster S1 geschlossen und Taster S2 offen.
Also eine 1 und eine 0 an den Eingängen damit leuchte die rote Led was gleichbedeutend mit eine Null am Ausgang ist.
3 Möglichkeit , Taster S1 offen und Taster S2 geschlossen.
Ergebnis wäre eine 0 am Ausgang
4. Möglichkeit , Taster S1 und S2 beide geschlossen und Ausgang ist 0
Grundsätzlich kann man sagen das der Ausgang nur eine 1 ( also Spannung führt) wenn beide Eingänge eine Null also nahezu Null Volt beträgt,
in allen anderen Situationen führt der Ausgang eine Null also nahezu Null Volt
Wobei jedes der vier Gatter einzeln und eigenständig benutzt werden kann.
In dem folgenden Baustein ist allerdings das US Amerikanische Schaltsymbol benutzt.
Bei dem Baustein handelt es sich um ein IC mit der Bezeichnung MC14001UB wobei nur die Bezeichnung 4001 eine Aussage über den Inhalt beschreibt.
Die restlichen Zahlen und Ziffern sind nur spezielle Zusatzbezeichnungen die etwas über die Herstellung und spezielle Fähigkeiten aussagen die aber zum Verständnis
erst einmal keine Rolle spielen.
Allgemein Gültig ist die Bezeichnung "CMOS 4001".
Der Baustein besitzt nur eine Spannungsversorgung die für alle internen vier Gatter verwendet wird.
Dabei liegt die positive Versorgung an Anschluss 14 und die Masse auf Anschluss 7.
In Umfangreichen Schaltplänen wird die Spannungsversorgung in der Regel nicht mit eingezeichnet, weil es die Darstellung nur kompliziert , und es für jeder Elektrotechniker
eine Selbstverständlichkeit ist.
Dazu wird ein Quarz X1 benötigt von etwa 4 MHz , eine Spannungsquelle und ein Baustein CMOS 4001.
Allein mit diesen wenigen Teile bekommt man ein relativ saubere Quarzfrequenz wie im folgenden Oszilloskop Bild zu erkennen.
Nun kann man die Schaltung noch ein wenig verbessern indem man eine zweite Stufe hinterher schaltet,
dadurch wird das Signal vom Quarz etwas entkoppelt und das Signal ist dadurch etwas stabiler.
Ein zusätzlicher Widerstand R1 und ein Schalter S1 ermöglicht es der Oszillator zu Stoppen und zu Starten.
Bei ca. 3,58 Mhz
Bei ca. 7,3 MHz
Bei ca. 10 MHz
Bei ca. 12 MHz
Bei ca. 16 MHz
Ab dieser Frequenz verschlechtert sich das Signal rapide.
Ich nutze also weiterhin einen 4 MHz Quarz.
Versuche ich einen Transistor hinterher zu schalten bricht das Signal zusammen.
Benötige also einen Impedanzwandler, außerdem kommt eine pulsierende Gleichspannung raus die erst einmal mit einen Kondensator
von der Gleichspannung ausgefiltert werden muss.
Bei 4 MHz klappt das mit einen Kondensator von 220 nF.
Bei einer Betriebsspannung von 10 Volt kann man über den Daumen von ca. 0,4 bis 1 mA ausgehen.
Um aber einen höheren Ausgangsstrom zu erzielen ist es möglich einzelne Gatter direkt parallel zu schalten.
Dadurch wird der Ausgangsstrom verdoppelt.
