Raspberry Pi Pico als CD4093
4-fach NAND mit Schmitt-Trigger-Eingängen
Das CMOS-IC vom Typ 4093 ist ein digitales Logikbauelement mit 4 unabhängigen NAND-Gattern mit je 2 Schmitt-Trigger-Eingängen und einem Ausgang.
Ein NAND-Gatter wird wegen seiner universellen Eigenschaft besonders oft gebraucht. Durch die zusätzlichen Schmitt-Trigger-Eingänge kann das logische NAND-Gatter auch abweichende, analoge Spannungen in digitale Pegel umwandeln und dann als logische Zustände verarbeiten. Auf diese Weise kann man kombinierte Analog-Digital-Schaltungen bauen.
Der Raspberry Pi Pico ist ein Mikrocontroller-Board der über viele analoge und digitale Eingänge und Ausgänge verfügt. Er lässt sich einfach programmieren und beispielsweise für Steuerungsaufgaben verwenden.
Die Idee ist, wenn kein CD4093 verfügbar ist, den Raspberry Pi Pico so zu programmieren, dass er einem CD4093 mit 4 NICHT-UND (NAND) entspricht.
Es ist sicherlich wenig sinnvoll einen CD4093 durch einen programmierten Mikrocontroller zu ersetzen. Trotzdem ergeben sich vielleicht sinnvolle Anwendungen:
- Digitale Logik-Simulation oder -Schulung
- Aufbau logischer Schaltungen ohne dedizierte ICs
- Test von Schaltzuständen in Mikrocontroller-Projekten
Aufbau und Bauteile
AUFBAU
Programmcode
Der Programmcode implementiert vier digitale NAND-Gatter auf einem Mikrocontroller.
Das Programm simuliert vier NAND-Gatter (NICHt-UND). Jedes NAND-Gatter besitzt zwei Eingänge und einen Ausgang.
CODE
Erweiterung
Wenn man diese Lösung einmal realisiert hat, kommt man schnell auf die Idee, statt einem NAND, das Ganze mit anderen Logischen Funktionen zu realisieren. Beispielsweise mit einem UND, ODER oder Exklusiv-ODER.
Anwendungen mit dem CD4093
Mit dieser softwaremäßigen Lösung des CD4093 ist es möglich, folgende Experimente und Anwendungen zu realisieren. Dabei ist zu beachten, dass der Raspberry Pi Pico eine andere Pinbelegung hat, als das IC vom CD4093.
Hinweis: Wenn man den programmierten Raspberry Pi Pico als CD4093-Ersatz verwendet und die folgenden Schaltungen ausprobiert, dann merkt man schnell, wie sinnlos das erscheint. Insbesondere Zeit-abhängige Funktionen lassen sich viel schneller und präziser programmieren, als die selbe Funktion mit Schaltungen mit Widerständen und Kondensatoren zu bauen.
- RS-Flip-Flop aus NICHT-UND (NAND) mit CD4093
- Einfacher LED-Blinker mit IC 4093 (NAND)
- Einfacher LED-Wechselblinker mit IC 4093 (NAND)
- Einfacher Taktgenerator mit IC 4093 (NAND)
- Monostabile Kippstufe mit IC 4093 (NAND)
Weitere verwandte Themen:
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- Raspberry Pi Pico als Komparator
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- Raspberry Pi Pico als Taktgenerator
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