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CD4069 - Inverter CMOS Chip

23.11.2019
CD4069 - Inverter CMOS Chip

Der CMOS CD4069 enthält sechs unabhängige Inverter (NOT-Gatter), welche logische Signale umkehren. Wenn also ein Eingang auf HIGH liegt, dann geht der Ausgang auf LOW und umgekehrt.

CD4069 - Anschlüsse
Abb.: Anschlüsse des CD4069
VSS = (-) Ground/Masse
VDD = (+) Stromversorgung (3V - 15V)

Verwendete Bauteile

CD4069 als Taktgeber

Experiment #1: Blinkende LED

Statt einem NE555 als astabile Kippstufe kann man den CD4069 mit seinen Invertern auch sehr einfach als Taktgeber einsetzen. Das Grundprinzip eines Taktgebers mit Invertern ist ein NOT-Gatter, dessen Ausgang wieder auf seinen Eingang geführt wird. Diese Schaltung schwingt ziemlich schnell und daher muss man dafür sorgen, dass die Ausgangsänderung mit einer gewissen Verzögerung auf den Eingang zurückgeführt wird. Dafür wird ein ein Kondensator und ein Ladewiderstand ergänzt. Um diesen Takt sichtbar zu machen wird in der ersten Schaltung noch eine LED mit Vorwiderstand eingefügt.

Schaltplan des CD4069-Taktgebers mit der LED
Abb.: Schaltplan des CD4069-Taktgebers mit der LED
Aufbau des CD4069-Taktgebers mit der LED auf dem Breadboard
Abb.: Aufbau des CD4069-Taktgebers mit der LED auf dem Breadboard

Hier wird nun durch das RC-Glied mit C1 und R1 dafür gesorgt, dass der Inverter in einer bestimmten Zeit umkippt. Beim Anlegen der Spannung blinkt die LED. Ändert man die Werte von C1 oder R1, kann man andere Blink-Frequenzen erzeugen.

Experiment #2: Unterschiedliche Puls-/Pausenzeit

Werden unterschiedliche Puls-/Pausenzeiten benötigt, muss das Laden bzw. Entladen des Kondensators unterschiedlich verlaufen. Dazu wird der Widerstand für die Lade- bzw. Entladephase des Kondensators unterschiedlich gewählt. Zwei zusätzliche Dioden sorgen dafür, dass nur jeweils ein Widerstand die Zeit bestimmt.
Um die Puls-/Pausenzeit zu variieren, kann man anstelle von R3 und R4 auch ein (Trimm-)Potentiometer einsetzen.

Schaltplan des CD4069-Taktgebers mit unterschiedliche Puls-/Pausenzeit
Abb.: Schaltplan des CD4069-Taktgebers mit unterschiedliche Puls-/Pausenzeit

Experiment #3: Variabler Taktgeber

Einen recht einfachen, allgemeinen variablen Taktgeber für (auch höhere Frequenzen) lässt sich folgendermaßen bauen:

Schaltplan des variablen CD4069-Taktgebers
Abb.: Schaltplan des variablen CD4069-Taktgebers

Die zeitbestimmenden Bauteile sind hierbei C1 sowie R2A und R2B.
Am Ausgang (PIN 4) liegt dann ein Rechteck-Signal an, dessen Frequenz man mit folgender Formel berechnen kann:
F = 1 / (2,6 × R × C)
Bei mittlerer Einstellung liefert dieser Taktgeber also etwa 1,5 Takt-Impulse pro Sekunde. Wenn man R1 weg lässt, ergibt sich eine etwas höhere Taktfrequenz und ein etwas weniger rechteckiges Ausgangssignal. Dann gilt die Formel:
F = 1 / (2 × R × C)

Taster als Schalter (Latch)

Bei dem folgenden Aufbau wird der Eingang (PIN 1) des CD4069 mit abwechselnd GND oder VCC verbunden. Durch das weiterschalten eines NOT-Gatters liegt dann am Ausgang (PIN 4) jeweils entweder dauerhaft LOW oder HIGH an, d.h. die daran angeschlossenen LED leuchtet oder erlischt.

Schaltplan des Latch-Schalters mit dem CD4069
Abb.: Schaltplan des Latch-Schalters mit dem CD4069
Aufbau des Latch-Schalters mit dem CD4069 auf dem Breadboard
Abb.: Aufbau des Latch-Schalters mit dem CD4069 auf dem Breadboard.
links: LED erlischt und bleibt auch bei mehrfachem Drücken aus.
rechts: LED leuchtet auch bei mehrfachem Betätigen des Tasters.