Digitaltechnik analog
Wir haben bisher digitale Werte als 1, hohe Spannung 5V und 0 als geringe Spannung 0V betrachtet.
In Was heißt denn hier EINS haben wird die Pegel LOW und HIGH kennen gelernt und in positiver Logik
HIGH = 1
LOW = 0
gesetzt.
In Logik Zustände anzeigen haben wir einen dritten Zustand festgestellt: Eingang offen.
Mit etwas Wissen aus der Analogtechnik, insbesondere aus Spannungen messen sind wir jetzt in der Lage, die Logikpegel genauer zu untersuchen.
Als Praktiker wenden wir unser Wissen gleich an und bauen einen besseren Logiktester.
Logikpegel
Uns ist klar, dass LOW ebensowenig genau 0V ist wie HIGH genau 5V ist.
Schaffen wir uns zunächst einen Überblick.
Betrachten wir exemplarisch die Gatter des 74HC00 bei unserer üblichen Versorgungsspannung von 5V.
Gatter des 74HC00 sehen eine Spannung unter 1.3V als LOW an. Alles über 3,5V ist HIGH.
Die Ausgänge der Gatter müssen natürlich diese Pegel sicherstellen.
Die Gatter des 74HC00 liefern gute Werte. Bei LOW liefern sie 0,2V und bei HIGH 4,5V. Die 0,2V für LOW am Ausgang liegen sicher unter den 1.3V für LOW am Eingang. Ebenso liegen die 4,5V am Ausgang sicher über den 3,5V, die ein Eingang minimal erwartet. Wir haben sogar Reserven zwischen den Pegeln.
Betriebsspannung
Wir haben uns bisher nur mit 5V-Logik beschäftigt und die digitalen Bauelemente an 5V betreiben.
Tatsächlich gibt es eine Reihe anderer Betriebsspannungen. Heute sind 5V, 3,3V, 3V, 2,5V und 1,8V üblich.
Meistens gibt es für die einzelnen Betriebsspannungen spezielle digitale Technologien. Wir werden uns auf die Betriebsspannungen von 5V und 3,3V beschränken, weil sie bei fast allen Logik-System vorkommen, die für Amateure interessant sind. Z.B. hat der Raspberry Pi ein 3,3V-System.
Technologien
Wir haben bisher digitale Bauelemente der Familien 40xx oder 74HCxx verwendet. Dieses sind CMOS-Bauelemente.
Für uns sind außerdem TTL und LVT interessant. Die Technologien unterscheiden sich im Wesentlichen in der erlaubten Betriebsspannung und in den Logikpegeln.
TTL
TTL ist eine Transistor-Transistor-Logik sie gibt es in verschiedenen Varianten
| 74xx | Standard TTL |
| 74LSxx | Low-Power-Schottky-TTL |
| 74Axx | Schnelle Schottky-TTL |
| 74HCxx | ist kein TTL, sondern CMOS |
| 74LVxx | ist kein TTL, sondern CMOS speziell für 3,3V |
Alle aufgeführten Varianten haben die gleichen TTL-Logikpegel und werden außer 74LVxx an 5V betrieben.
Es gibt noch eine Reihe mehr von TTL-Varianten.
| Technologie | Uv | Uv minimal | Uv maximal |
| CMOS 40xx | 5V, 10V | 3V | 15V |
| CMOS 74HCxx | 2V-5V | 2V | 6V |
| TTL 74xx, 74LSxx | 5V | 4,75V | 5,25V |
| 74HCTxx | 5V | 4,5V | 5,5V |
| LVT 74LVxx | 3,3V | 2,7V | 3,6V |
Der Übersicht halber fassen wir die für uns relevanten Technologien zusammen:
| 5V-CMOS | 40xx und 74HCxx mit 5V Versorgungsspannung |
| 3,3V-CMOS | 40xx und 74HCxx mit 3,3V Versorgungsspannung |
| 5V-TTL | TTL wie 74xx und 74LSxx sowie 74HCT mit 5V Versorgungsspannung |
| 3,3V-LVT | LVT mit 3,3V Versorgungsspannung |
CMOS 40xx
können zwar bei 3,3V betrieben werden.
Die 74HCxx sollten jedoch vorgezogen werden.
Mehr zu Logikpegeln
- Im Praktikum Logikpegel gehen wir näher auf die Logikpegel ein und vergleichen die verschiedenen digitalen Technologien.
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