../../icons/Logo.pngPraktische Elektronik

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 was 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 er 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

Mehr zu Logikpegeln

  • Im Praktikum Logikpegel gehen wir näher auf die Logikpegel ein und vergleichen die verschiedenen digitalen Technologien.
  • In Logikpegel messen werden Schaltungen behandelt, mit denen wir Logikpegel messen können.
  • Die digitalen Technologien sind nicht alle miteinander kompatibel. Im Praktikum untersuchen wir, wie wir Logikpegel wandeln können.