4060 - Takt? Ja, bitte
Materialbedarf
Anz. | Bezeichnung | Datenblatt |
1 | Batterie/Spannungsquelle 9V | |
1 | CMOS-IC 4060 | |
1 | CMOS-IC 4069 | |
1 | CMOS-IC 4518 | |
2 | Widerstand 470 Ohm | |
1 | Widerstand 10 kOhm | |
1 | Widerstand 220 kOhm | |
1 | Widerstand 10 MOhm | |
1 | Elektrolytkondensator 10 µF/16V | |
2 | Keramikkondensator 22 pF | |
1 | Quarz 32,768 kHz (Uhrenquarz) | |
2 | Standard-Leuchtdiode 3mm oder 5mm | 3mm, 5mm |
Grundlagen
Viele digitale Schaltungen benötigen, damit diese funktionieren, ein bestimmtes Taktsignal. Nun gibt es diverse Möglichkeiten dieses Signal zu erzeugen. Einige hiervon sind im LehrgangTaktgeber - Herzschrittmacher der Elektronik zu sehen. Ein spezieller Schaltkreis, um Taktsignale zu erzeugen, ist der 4060. Er beinhaltet neben einen Taktgenerator für RC-Glieder auch die Möglichkeit einen Quarz einzusetzen. Das Signal dieses Generators geht auf einen 14-stufigen Teiler wobei 10 Teilerstufen nach außen geführt sind.
Der 4060 ist ein Schaltkreis aus der CMOS-Reihe. In seinem 16-poligen Gehäuse befindet sich der Taktgenerator und der 14-stufige Teiler. Durch die CMOS-Technik ist das IC für einen weiten Spannungsbereich geeignet. |
Jeder Pin des Schaltkreises hat natürlich eine entsprechende Funktion. Dies sind:
Vcc und GND: | Die übliche Spannungsversorgung wird hier angeschlossen. |
MR: | Master Reset. Setzt den Takt und die Teilerstufen zurück, sobald ein 1-Signal anliegt. |
Q4-Q14: | Die einzelnen Ausgänge der Teilerstufen. |
Clock: | Externer Takt für den Teiler. Hier kann das Signal auch von einer RC-Stufe oder einen Quarz kommen. |
ExtR: | Widerstand der RC-Kombination. |
ExtC: | Kondensator der RC-Kombination. |
Der 4060 teilt
Zu allererst wollen wir nur einmal die Teilerfunktion des 4060 untersuchen. Dies ist möglich, da dieser Schaltkreis auch mit einem externen Takt versorgt werden kann. Hierzu dient Pin 11 (Clock). Als Taktgenerator dient hier eine einfache Inverter-Schaltung mit RC-Glied, wie sie häufiger auf dieser Seite zu sehen ist. Um den Speisetakt sehen zu können, wird dieser durch D1 dargestellt. Gleichzeitig geht das Signal in den 4060. Hier wird die Frequenz geteilt und wir nehmen das Ergebnis an Q4 (Speisetakt / 16) wieder ab und steuern damit D2. D2 blinkt nun recht langsam. Die anderen Ausgänge teilen dann noch stärker. Einige Ausgänge weiter braucht man schon ein wenig Geduld um eine Änderung an D2 wahrzunehmen. |
Der 4060 mit RC-Kombination
Der
4060 kann natürlich auch mit einer RC-Kombination betrieben werden. Hier
blinkt die Ausgabe-LED, jetzt mit der Bezeichnung D1, mit der ungefähren
Frequenz wie bei der letzten Schaltung. Hierbei muss man nun den Kondensator an Pin 9 des 4060 klemmen und an Pin 10 kommt ein Anschluss des Widerstandes. Der Verbindung dieser beiden Elemente treffen sich dann an Pin 11. |
Hin
und wieder benötigt man auch den Ursprungstakt, bevor dieser in den
Taktteiler geht. Bei der Schaltung aus dem letzten Kapitel ist dies ja
recht einfach möglich. Aber auch hier stellt das kein großes Problem dar. Man muss nur das Signal am Clock-Pin (Pin 11) des 4060 abnehmen und entsprechend zu einem Treiber führen. D2 blinkt hier wieder mit der bekannten Frequenz von ca. 5,5 Hz aus dem letzten Kapitel. |
Das Ganze jetzt einmal mit Quarz
Interessant
ist der 4060 aber erst, wenn man ihn mit einem Quarz betreibt. In dieser
Schaltung setzen wir nun einen so genannten Uhrenquarz, mit 32,768 kHz,
ein. Dieser Takt wird dann durch die eingebauten Teiler durch 16384 geteilt womit die Leuchtdiode mit 2 Hz blinkt. Der Anschluss für den Kondensator, Pin 9, ExtC, bleibt hier unbeschaltet und einfach offen. Dieser hat für die Funktion des Taktgebers in dieser Variante keine Bewandnis. |
Und noch einmal teilen
Meist
reicht die interne Teilung des 4060 nicht aus um den gewünschten Takt zu
erreichen. So muss man diesen Takt noch weiter teilen. Um bei diesem
Beispiel die gewünschte Frequenz von 1 Hz zu erreichen, muss die
Ausgangsfrequenz, welche hier jetzt 2 Hz beträgt, noch einmal geteilt
werden. Dazu wird ein 4518 eingesetzt. Damit wird der Takt nochmals durch 2 geteilt und wir erhalten jetzt den Sekundentakt. |