Logiktester mit 4049
Die folgende Erklärung soll Einsteigern helfen, Elektronikschaltungen zu verstehen. Es wird empfohlen, die Schaltungen auf einem Steckboard nachzubauen und die Effekte zu untersuchen.
Es werden nur handelsübliche Bauelemente verwendet.
Der Logiktester mit 4049 baut auf dem Einfachen Logiktester auf.
Vor den obigen Logiktester wird ein logischer Inverter geschaltet:
Die Richtung der grünen und roten LEDs wurde vertauscht, weil der Inverter den logischen Zustand invertiert, wir aber den Zustand am Eingang anzeigen wollen. Leider funktioniert die Schaltung nicht so wie gewünscht. Wenn der Eingang offen ist, leuchtet manchmal die grüne oder die rote LED oder sogar beide LEDs. Der Eingang des Inverters ist so empfindlich, dass er durch kleinste Störungen beeinflusst wird.
Wir haben zwei Widerstände eingefügt und damit funktioniert unser Logiktester. Wichtig ist der Widerstand R2. Dadurch wird die Empfindlichkeit des Inverters reduziert. Eigentlich vergewaltigen wir den Inverter. Er wird nicht als digital, sondern analog betrieben. Manche ICs mögen das gar nicht. Sie fangen an zu schwingen oder werden heiß. Der hier verwendete CMOS Chip 4049 ist ganz brav. Ein HCMOS Chip 40HC49 flippt dagegen aus.
Der Widerstand R1 soll die Schaltung schützen, wenn versehentlich negative oder zu hohe Spannungen angelegt werden. Der 4049 ist nicht nur zahm, sondern auch sehr robust. So leicht bringt ihn nichts um.
Die Anzeige auswerten
| Anzeige | Aussage |
| keine LED leuchtet | 1. der Messeingang ist offen 2. der Pegel des Logikausgangs ist weder HIGH noch LOW |
| die grüne LED leuchtet | der Logikausgang ist LOW |
| die rote LED leuchtet | der Logikausgang ist HIGH |
| beide LEDs leuchten | der Pegel am Logikausgang wechselt zwischen LOW und HIGH |
Sechs Logiktester mit dem 4049
Ein 4049 enthält sechs Inverter. Damit bauen wir einfach sechs Logiktester.
Es wurde noch eine blaue LED eingebaut, die anzeigt, dass die Versorgungsspannung anliegt. Die Diode 1N4004 soll verhindern, dass die Schaltung bei verpolter Versorgungsspannung beschädigt wird. Anstelle der Diode kann auch ein MOS-FET IRLML6402 verwendet werden. Der IRLML6402 hat jedoch ein SMD-Gehäuse, das nicht einfach zu löten ist.
Bauteilliste
| Bauteil | Beschreibung | Wert | Stück |
| R1 | Widerstand | 22k | 1 |
| R11 - R61 | Widerstand | 10k | 6 |
| R12 - R62 | Widerstand | 100k | 6 |
| R13 - R63, R14 - R64 | Widerstand | 1k | 12 |
| LED1 | LED 3mm | blau | 1 |
| LED11 - LED61 | LED 3mm | grün | 6 |
| LED12 - LED62 | LED 3mm | rot | 6 |
| C1 | Kondensator | 0,1µ | 1 |
| D1 | Diode | 1N4007 | 1 |
| U1 | CMOS | CMOS 4049 | 1 |
| Q1 | P-MOS-FET | IRLML6402 | 1 |
| J1 - J 8 | Steckbuchsen | einpolig | 8 |
Der MOS-FET Q1 ist nicht nötig. An seiner Stelle kann die Diode 1N4007 verwendet werden. Ein 40HC49 ist nicht geeignet. Die Steckbuchsen können auch 2-polig sein.
Aufbau
Lochrasterplatine
Dieses Projekt wird auf einer Lochrasterplatine mit durchkontaktierten Lötpunkten aufgebaut.
Wie es geht, beschreibt dieses Praktikum.
Die Darstellung des Layouts ist in Darstellung in KiCAD ausführlich beschrieben.
Dieser 6-fach Logiktester eignet sich sehr gut für den Selbstbau eines einfachen Prüfgeräts für digitale Schaltungen.
Die sechs Logiktester können auf einer kleinen Lochrasterplatine mit Lötinseln im 2,54mm Raster aufgebaut werden.
Es sind eine Reihe von Drahtbrücken erforderlich. Sie werden teilweise auf der Oberseite verlegt. Diese sind gelb dargestellt. Die Drahtbrücken auf der Unterseite sind magenta dargestellt.
Der SMD-MOSFET Q1 ist auf der Unterseite auf vier Lötpunkte gesetzt. Der einzelne Pin ist über einen Draht zwischen zwei benachbarten Lötinseln verlötet. Dieses wird unter SOT-Gehäuse beschrieben.
Die Drahtbrücken JP1 bis JP6 sind gut zu erkennen.
Vier M3-Schrauben dienen als Füße.
Die Drahtbrücken JP7 bis JP12 sind gut zu erkennen.
Der MOSFET Q1 auf vier Lötpunkte gesetzt.
Im Folgenden wird der Aufbau der Schaltung für Einsteiger beschrieben. Ohne Erfahrung im Löten wird es dennoch zu Schwierigkeiten kommen. Es sollte immer wieder überprüft werden, ob sich keine Fehler eingeschlichen haben. Neben der üblichen Sichtprüfung sollten auch Messungen durchgeführt werden. Das kostet zwar Zeit, aber einen Fehler später zu beheben, ist um ein Vielfaches aufwendiger.
Für Messungen während des Aufbaus ist eine elektronische Sicherung erforderlich. Entweder ein Netzgerät mit elektronischer Sicherung oder eine separate Elektronische Sicherungen. Sie sollte auf 20mA eingestellt werden. Die 20mA und 5V überstehen alle Bauelemente.
Schrittweiser Aufbau
Passt der 4049 noch?
An U+ (JP7) und Masse U- (JP8) 5V über eine elektronische Sicherung mit 20mA anschließen. Die blaue LED sollte leuchten. Die offene Verbindung zwischen LED11 und LED12 an Masse legen: die rote LED muss leuchten. An VDD leuchtet die grüne.
Die Drähte für die Verbindung sollten an einem Lötpunkt zwischen der LED und dem Widerstand fixiert werden, jedoch nicht an den Stellen, an denen später die Lötbrücken JPx eingesetzt werden.
Sind alle Verbindungen hergestellt.
Gibt es irgendwo Kurzschlüsse?
Ein Test mit der Versorgungsspannung kann die 20mA Sicherung auslösen, weil der 4049 mit offenen Eingängen betrieben wird. Normalerweise beruhigt er sich nach einer Minute.
Leuchten LED61 und LED62 bei LOW und HIGH an J6 richtig? Wenn erst alle Drähte angelötet sind, ist eine Korrektur sehr aufwendig.
Auf der Unterseite: JP9 und JP10, JP11 und JP12.
Auf der Oberseite: JP6 und JP5, JP3 und JP4, JP1 und JP2.