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Tektronix - jetzt hab ich auch eins! ;-)
Ich bin zur Zeit ja mit meinem Lehrgang in Digitaler Elektronik ausgelastet.
Wenn alles gut geht, kann ich mich ab Anfang nächsten Jahres wieder - hier - der Kamera-Bearbeitung zuwenden. Und dabei schon mein neues Wissen einbringen :yes:
In der Schaltungssimulation Multisim (14.1) habe ich heute eine bezaubernde Portierung eines 4-Kanal-Oszilloskops von Tektronix entdeckt. Tektronix ist einer der renommierten Hersteller, deren Geräte auch entsprechend kosten.
Es handelt sich um ein Speicher-Scope, mit dem auch die Spannungs-Zeitkurven niedriger Frequenzen angezeigt werden können.
Die Bedienung erfolgt über ein virtuelles Interface, das die Frontplatte des Original-Geräts 1 : 1 zeigt.
Ideal zur intuitiven Anwendung, auch wenn man ein anderes analoges Scope unter dem Tisch stehen hat.
Hier im Einsatz zur Erkundung eines JK-Master-Slave-Flipflops an Rechteckspannung, getaktet über abfallende Flanke, f = 1 Hz
Bei einem Flipflop handelt es sich um einen binären Speicher, der zwei Zustände - 0 und 1 - festhalten kann.
Bei dieser Flipflop-Art werden die beiden Eingänge mit jeweils HIGH (1) angesteuert, die Ausgabe erfolgt an den beiden Ausgängen wechselnd mit 1 - 0 - 1 - 0
Dieses Hin- und Herschalten der Ausgänge ("toggeln") wird bei der Bildung eines binären Zählers durch Zusammenschaltung mehrerer Flipflops genutzt.
Anhang 137864
So fein die Simulation elektronischer Schaltungen auch ist - die praktische Arbeit am Steckbrett und auf der Platine leidet darunter.
Aber ist es nicht auch mit Duka und Photoshop so? ;-)
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Weil mir das Digitale so viel Spaß macht, hier noch etwas zum Thema „Zähler“:
Hier steuert links in MultiSim ein Rechteckgenerator (mit 0,5 Herz, also beschaulich) einen Zähler an, der im BCD-Code die Ziffern 0 bis 9 ausgibt.
Für jede Ziffer stehen vier Bit zur Verfügung, die als HIGH-/LOW-Signale an einen BCD-7-Segmentwandler übergeben werden (Eingänge A, B, C und D rechts). Und dieser Wandler steuert über Vorwiderstände eine 7-Segment-Anzeige an, die von 0 bis 9 in einer Schleife durchzählt.
Das lässt sich wunderbar am Rechner simulieren, wobei virtuelle Anzeigeelemente (rot und orange) den jeweiligen Status HIGH oder LOW des BCD- und 7-Segment-Codes anzeigen.
Ich hab hier ein Beispiel aus dem Skript entsprechend ergänzt und kommentiert.
Die Ziffer 2 lautet
- im BCD-Code: 0010
- im 7-Segment-Code: 1101101
Um eine 2 anzuzeigen, müssen also fünf Segmente (LED) aufleuchten und zwei dunkel bleiben.
Das Faszinierende ist die gnadenlose Logik.
In der analogen Elektronik kann man sich vieles noch bildhaft vorstellen.
Hier fließt mehr Strom, dort weniger, drehe ich da die Spannung rauf, leuchtet die LED heller etc.
Im Digitalen gibt es soweit nur 1 oder 0, HIGH oder LOW, EIN oder AUS usw.
Was die Verschaltung dieser Zustände bewirkt, ergibt sich aus logischen Gesetzen, die mit Alltagsbeobachtungen nichts mehr zu tun haben (zB 0 und 1 ergibt 1, aber 1 und 1 ergibt 0 - das aber nicht immer).
Fein fürs Tüfteln.
Und wenn man noch den Schritt weg von reinen Hardwareschaltungen zum Mikrocontroller macht, kann man treiben was man will. Voraussetzung ist, man lernt das Programmieren. Und da muss man sich schon hinsetzen - nicht ganz mein Talent ;-)
Nach dem Lehrgang werde ich dann sehen, ob ich etwas Sinnvolles bauen kann digital-analog.
Eine lange Reise ist dann einmal beendet und eine neue - praktische - beginnt :-)
Anhang 138028
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Ich weiß nicht, ob das Lernen als Mitfünfziger einfacher oder schwieriger geworden ist.
Aber ein kleiner Kaffee ist auf jeden Fall dabei :yes:
Anhang 138036
Umgebungstemperatur: 21 Grad Celsius
Eigentlich - nach Eingewöhnungszeit - sehr angenehm. Früher waren es 23,3 Grad.
Alte und neue Freundschaften:
Anhang 138037
Mit dem Arduino wird es am Steckbrett übersichtlicher. Alle Schaltvorgänge erledigt sein programmierbarer Microcontroller. Hardwarebausteine entfallen und damit auch die meist aufwändige Verkabelung:
Anhang 138038
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Wieder etwas aus der digitalen Küche ;-)
Anhang 138241
Eine Multiplexer-/Demultiplexer-Schaltung - schon komplex und faszinierend :yes:
Worum geht es?
Links liegen vier Signale parallel an vier AND-Gattern an:
- A = HIGH
- B = LOW
- C = LOW
- D = LOW
Diese vier Signale sollen rechts über weitere vier AND-Gatter - getrennt - ausgegeben werden.
Der Haken an der Sache ist, dass dafür nur eine Leitung zur Verfügung steht, nämlich die über das OR-Gatter in der Mitte.
Welches Signal macht jetzt das Rennen von links nach rechts?
Denn wenn alle vier Signale gleichzeitig durch das OR-Gatter stürmen, werden auch alle vier rechts gleichzeitig angezeigt.
Aber das soll ja vermieden werden.
Die Lösung ist, die Signale nacheinander - seriell - durch das OR-Gatter laufen zu lassen.
Ein Signal nach dem anderen wird angezeigt.
Der Zustand eines Signales kann dabei nur HIGH oder LOW bzw. 1 oder 0 sein, mehr versteht die Schaltung nicht. Entweder leuchtet die zughörige Anzeige oder sie tut das nicht.
Als Bild:
Am linken Ufer eines Flusses stehen vier Personen die alle zum rechten Ufer übersetzen möchten.
Es kann aber jeweils nur eine Person über den Fluss gebracht werden.
Also einigen sich die Personen, eine nach der anderen zu übersetzen.
Als erster steigt A ein und überquert den Fluss, dann B, dann C und schließlich D.
Und in der Reihenfolge, in der sie mit der Fähre über den Fluss gefahren sind, stellen sich die vier am rechten Ufer wieder auf.
=> Parallel wird zu seriell wird wieder zu parallel.
Master und Slave flipfloppen
Für das Durchschalten der Signale A, B, C und D ist das JK-Master-Slave-Flipflop unten zuständig.
Es wird von einem Rechteckgenerator mit 5 Hz getaktet und schaltet seinen Ausgang Q in gleichen Abständen zwischen HIGH und LOW.
Damit wird, gemeinsam mit einer Direktverbindung zum Ausgang des Signalgenerators, eine Wahrheitstabelle der Reihe nach abgearbeitet, die daneben zu sehen ist.
Jedes Signal wird mit einem bestimmten Code durchgeschaltet.
- A mit 0/0
- B mit 1/0
- C mit 0/1
- D mit 1/1
Diese Codes bildet der Signalgenerator gemeinsam mit dem Flipflop.
Die Anzeigen S1 und S0 zeigen den jeweils gebildeten Code an.
Hier ist es gerade 0/0 was das Signal A von links nach rechts durchschaltet während die anderen Signale auf Warteposition sind.
Am Oszillogramm darunter sieht man den Status der drei Eingänge des AND-Gatters rechts oben, das für das Signal A zuständig ist.
Immer wenn alle drei Eingänge auf HIGH liegen, leuchtet an seinem Ausgang rechts die Anzeige.
Im Oszillogramm werden diese drei Eingänge mit HIGH angezeigt. Dort, wo der blaue und gelbe Cursor stehen.
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Es ist nicht einfach, abstrakte Vorgänge mit Sprache so zu beschreiben, dass sie vollständig und genau wiedergegeben werden.
Ein Mathematiker ist im Vorteil, er beschreibt den Ablauf als Gleichung oder Funktion und braucht dafür nicht viele Worte ;-)
Vielleicht kann man den Multiplex-/Demultiplex-Vorgang einfacher darstellen?
