Bausatz: Inverter

Ein Inverter ist eine elektronische Schaltung, die ein Eingangssignal umkehrt. In der Digitaltechnik macht ein Inverter aus einem HIGH (1) am Eingang ein LOW (0) am Ausgang. Und aus einem LOW (0) am Eingang ein HIGH (1) am Ausgang. Funktional entspricht das einem logischen NICHT bzw. NOT.

Realisiert wird das mit zwei komplementären MOSFETs. Der große Vorteil dabei ist der geringe Energieverbrauch bei gleichzeitig klaren und stabilen Logikpegeln.

Ein weiterer Vorteil dieses Inverters ist, dass er auch als Treiber funktioniert und das nachgeschaltete Komponenten nach GND oder nach VCC geschaltet werden können.

Die Gate-Widerstände dienen zum Schutz vor Schwingungen und vor Einschaltstromspitzen durch die vorgeschalteten Komponenten.

Bauteile

• 2 x 2-polige Klemmleiste KF301, blau
• 1 x 3-polige Klemmleiste KF301, rot
• MOSFET1: P-Kanal-MOSFET, BS250
• MOSFET2: N-Kanal-MOSFET, BS170
• R1: Metallfilm-Widerstand, 470 Ohm (Gelb-Violett-Schwarz-Schwarz-Braun)
• R2: Metallfilm-Widerstand, 470 Ohm (Gelb-Violett-Schwarz-Schwarz-Braun)

Alternativen:

• R1: Widerstand zwischen 100 Ohm und 1 kOhm
• R2: Widerstand zwischen 100 Ohm und 1 kOhm

Kennzeichnung und Anschlussbelegung

• Widerstand
• MOSFET
• Steckbrett und Zubehör zum Experimentieren

Der hier verwendete Inverter besteht aus zwei komplementären MOSFETs, die ein Eingangssignal umkehren: aus HIGH wird LOW und aus LOW wird HIGH. Damit entspricht er der logischen Funktion NICHT (NOT).

Für die folgenden Experimente verwenden wir zusätzlich einen Taster für den Inverter-Eingang und zwei LEDs mit Vorwiderstand am Ausgang.

• Taster mit Widerstand
• LED mit Vorwiderstand

Der Taster ist so am Eingang des Inverters geschaltet, dass der Widerstand den Eingang mit VCC verbindet. Durch Drücken des Tasters wird der Eingang mit GND verbunden
Im Grundzustand der Schaltung leuchtet die obere LED. Durch Drücken des Tasters geht die obere LED aus und die untere LED an. Diese Logik entspricht einen logischen NICHT (NOT).

Der Taster ist so am Eingang des Inverters geschaltet, dass der Widerstand den Eingang mit GND verbindet. Durch Drücken des Tasters wird der Eingang mit VCC verbunden
Im Grundzustand der Schaltung leuchtet die untere LED. Durch Drücken des Tasters geht die untere LED aus und die obere LED an. Diese Logik entspricht einen logischen NICHT (NOT).

Egal ob man den Eingang des Inverters über einen Pullup- oder einen Pulldown-Widerstand beschaltet, das Verhalten bleibt dasselbe. Der Inverter kehrt das Eingangssignal immer um.

Die Wahl von Pullup oder Pulldown beeinflusst nur, welcher Ruhezustand am Eingang und am Ausgang anliegt (HIGH oder LOW). Je nach Anforderung kann ein Gerät, hier eine LED mit Vorwiderstand, gegen VCC oder gegen GND geschaltet werden.