Experimente: Exklusiv-ODER (XOR) aus NICHT-UND (NAND) mit CD4093 bauen

Ein XOR-Gatter kann mit vier NAND-Gattern realisiert werden. Zwei der NAND-Gatter erzeugen die Zwischenwerte. Die nachgeschalteten NAND-Gatter verknüpfen diese Zwischenwerte zum XOR-Ergebnis.

Dazu verwenden wir das CMOS-IC CD4093. Es enthält vier NAND-Gatter mit je zwei Schmitt-Trigger-Eingängen.

In der Grundstellung, wenn alle Schalter offen sind (Schalterstellung unten), dann leuchten die Leuchtdioden D6, D5 und D4. Die Leuchtdiode D4 ist das Ergebnis des ersten Nicht-UND-Gatters (NAND) in der Schaltung. Die Leuchtdioden D6 und D5 sind das Ergebnis der beiden übereinanderliegenden NICHT-UND-Gatter (NAND) in der Mitte der Schaltung. Die Leuchtdiode D8 leuchtet nicht und ist das Ergebnis des letzten NICHT-UND -Gatters (NAND). Die Leuchtdiode D4 geht nur dann aus, wenn beide Schalter oben (ON) stehen.

Grundsätzlich gilt in dieser Schaltung, dass die Leuchtdiode D8 nur dann leuchtet, wenn die beiden Schalter an den Eingängen A und B ungleiche Stellungen haben. Gemeint ist ein Schalter steht oben (ON) und der andere Schalter unten.

Hinweis: Schalterstellung oben (ON) = Schalter geschlossen = Leuchtdiode am Eingang leuchtet

Liste

• IC1: CMOS-IC 4093 (z. B. CD4093)
• D1...8: LED-Leiste (oder LED mit Vorwiderstand)
• S1...4: DIP-Schalter
• R1: Widerstände, 10 kOhm (4 Ringe: Braun-Schwarz-Orange-Gold)
• R2: Widerstände, 10 kOhm (4 Ringe: Braun-Schwarz-Orange-Gold)

Kennzeichnung und Anschlussbelegung

• CD4093
• DIP-Schalter
• LED-Leiste
• Widerstand
• Steckbrett und Zubehör zum Experimentieren

Ein Exklusiv-ODER ist dann sinnvoll, wenn man zwei Zustände auf Ungleichheit prüfen möchte. Daraus kann man innerhalb einer digitalen Schaltung eine Bedingungen bauen. Weitere Anwendungen des XOR-Gatters sind Fehlererkennung, Fehlerkorrektur, arithmetische Operationen und Verschlüsselungsverfahren.