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


Wir lernen, was positive und negative Logik ist.


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Was heißt denn hier EINS

Attention ;-) In diesem Praktikum stellen wir unsere Logik auf den Kopf.

Zuerst lernen wir einen neuen IC kennen, den 4049 mit sechs Invertern.

Inverter kennen wir bereits. Wir haben aus einem Gatter des 74HC00 NOT-Gatter, Inverter erstellt.

  • Der 4049 enthält sechs Inverter.
  • Die positive Betriebsspannung VDD liegt an Pin 1,
  • die negative an Pin 8.

Der 4049 ist unter Bauelemente beschrieben.

In der folgenden Schaltung verwendet nur drei Inverter.

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Bild 1: Drei Inverter

Die obige Schaltung zeigt drei Gatter des 4049 mit unterschiedlicher Beschaltung.

Wir haben die Stromversorgung des 4049 und die anderen Gatter des 4049 eingezeichnet.

Die Schaltung links kennen wir: Der Widerstand R1 erzeugt eine 0 am Eingang. Der Taster T1 erzeugt eine 1. Der Inverter IC1A des 4049 invertiert den Zustand und die LED1 zeigt ihn an. Die LED1 zeigt an, dass der Ausgang des Gatters IC1A 1 ist. Wenn der Taster T1 betätigt wird, erlischt die LED1.

Die mittlere Schaltung ist nahezu identisch. Nur die LED2 liegt auf Plus. Durch die LED2 fließt nur dann ein Strom, wenn der Inverter IC1B eine 0 ausgibt. Das ist dann der Fall, wenn der Taster T2 betätigt wird. Die LED2 zeigt an, dass der Ausgang des Gatters IC1B 0 ist.

  • Die rote LED1 ist mit Minus verbunden und leuchtet, wenn eine 1 am Ausgang anliegt.
  • Die grüne LED1 ist mit Plus verbunden und leuchtet, wenn eine 0 am Ausgang anliegt.
  • Die Farben der LEDs sind rot für 1 am Ausgang und grün für 0.

Der dritte Inverter IC1C hat wie IC1A die LED nach Minus. Der Taster schaltet nicht nach Plus, sondern nach Minus. Wenn der Taster offen ist, wird über den Widerstand R5 Plus als 1 an den Eingang des Inverters IC1C gelegt. Der Taster T3 schaltet dann eine 0 auf den Eingang. Die LED leuchtet, wenn der Taster T3 betätigt wird.

  • Der Taster T1 schaltet nach Minus und erzeugt eine 0.
  • Der Taster T3 schaltet nach Plus und erzeugt eine 1.

Wir haben zwei neue Varianten der Eingabe und Ausgabe von Logik-Zuständen kennengelernt.

Regeln für 0 und 1

  • Wird eine LED über einen Widerstand von einem Logikausgang nach Minus angeschlossen, zeigt sie an, dass der Zustand am Ausgang 1 ist.
  • Wird eine LED über einen Widerstand von einem Logikausgang nach Plus angeschlossen, zeigt sie an, dass der Zustand am Ausgang 0 ist.
  • Wird ein Taster an den Eingang eines Gatters nach Minus gelegt und ein Widerstand nach Plus, wird beim Betätigen des Tasters eine 0 am Eingang erzeugt.
  • Wird ein Taster an den Eingang eines Gatters nach Plus gelegt und ein Widerstand nach Minus, wird beim Betätigen des Tasters eine 1 am Eingang erzeugt.

Positive Logik

Bisher sind wir stillschweigend davon ausgegangen, dass eine positive Spannung eine logische 1 bedeutet. Damit stimmen wir mit der allgemeinen Auffassung überein.

Aber wer sagt denn, dass Plus eine logische 1 und Minus 0 ist? Wir könnten auch Minus zu 1 erklären. Alle Gatter würden das ohne zu murren akzeptieren. Elektrisch Ja, logisch meistens nicht. Die Inverter sind tolerant und funktionieren wie vorher. Aber die Gatter im 7400 sehen das ganz anders. Aber lassen wir das.

HIGH und LOW

Das Dilemma der positiven und negativen Logik wird meistens durch die Angabe von Pegeln gelöst. Bei der Beschreibung von Schaltungen, meistens Chips, wird nicht 0 oder 1 verwendet, sondern H (high) für positive Pegel und L (low) für negative Pegel. Für uns gilt:

H = 1
L = 0

Regeln für LOW und HIGH

  • Wenn bei einer Logik die positive Spannung als 1 betrachtet wird, sprechen wir von positiver Logik.
  • Wenn bei einer Logik die negative Spannung als 1 betrachtet wird, sprechen wir von negativer Logik.
  • Wir werden in Übereinstimmung mit fast allen nur positive Logik betrachten.
  • HIGH und LOW
  • für uns gilt
    H = 1
    L = 0
Attention flag

Wir verwenden Positive Logik

H = 1

L = 0

Negierte Anschlüsse

In Bild 1 sind die Inverter des 4049 mit einem kleinen Kreis am Ausgang dargestellt. Dies bedeutet, dass der Ausgang des Gatters negiert ist. Ohne diesen Kreis würden die Gatter nicht invertieren. Der CMOS 4050 ist ein solches Bauelement.

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Bild 2: Die Gatter im 74HC00

Die Gatter des 74HC00 haben auch einen kleinen Kreis am Ausgang. Ohne diesen kleinen Kreis wären die Gatter AND. Der Kreis negiert das AND. Es wird zum NOT AND = NAND. Der 74HC08 enthält vier AND-Gatter.

Bezeichnung für negierte Anschlüsse

Bei einigen Bauelementen wird auf den kleinen Kreis im Symbol verzichtet. Stattdessen wird der Anschluss durch einen Überstrich gekennzeichnet. Aus Q wird der negierte Q, also Q ist NOT Q.

Regeln negierte Anschlüsse

  • Die Darstellung der negierten Anschlüsse ist nicht einheitlich.
  • Ein kleiner Kreis kennzeichnet einen negierten Anschluss.
  • Wenn der Bezeichner eines Anschlusses überstrichen ist, ist er negiert:
    Q = NOT Q
  • Ein negierter Eingang ist bei 0 aktiv.
  • Ein negierter Ausgang gibt eine 0 aus, wenn das Ergebnis eine 1 wäre.

Weitere Versuche

  • Wir schließen an an den Eingang des vierten Gatters des 4049 einen Taster an Minus und an den Ausgang eine LED an Plus an. (Widerstände ?)
  • Wann leuchtet die LED?

Fazit

Wir haben neue Möglichkeiten gelernt, Logik-Zuständen anzuzeigen und einzugeben.

Außerdem haben wir unsere heile Logik-Welt positiv gerettet.