CD4049:Funktionen, Anwendungen und Schaltplan

Heute gibt es kaum bessere Inverter-ICs als den CD4049. Dieser Inverter bleibt eine entscheidende Komponente in Logikschaltungen und ist sehr zuverlässig. Wenn Sie beispielsweise Umwandlungen auf Schaltungslogikebene benötigen, ist dieser auf CMOS-Logik basierende Hex-Inverter-IC Ihre erste Wahl.

Darüber hinaus funktionieren andere Schaltungen am besten mit diesem Inverter-IC. Während Sie weiterlesen, erklären wir Ihnen, wie Sie mit diesem anfängerfreundlichen IC verschiedene Schaltungsprojekte erstellen können. Mit Hilfe dieses Handbuchs wird Ihr Bauprozess daher auch zugänglicher und zeitgerechter.

1. CD4049-Eigenschaften

Das Datenblatt CD4049 listet die Leistung und die technischen Komponenten dieses ICs im Detail auf. Nichtsdestotrotz sind einige von ihnen:

1. Eine Versorgungsspannung reicht von 3 Volt bis 15 Volt.
2. Es hat einen hohen Senkenstrom und hohe Quellenfähigkeiten. Aus diesem Grund kann der IC zwei TTL-Lasten mit einer 5-Volt-Versorgung über einen kompletten Temperaturbereich treiben.
3. Mit dieser Schaltung kommt eine einzigartige Eingangsschutzfunktion. Außerdem erlaubt es eine höhere Gate-Eingangsspannung als Vdd. Folglich verhindert diese Funktion statische Entladungen.
4. Der Inverter-IC verfügt über die Fähigkeit zur Umwandlung von hohen zu niedrigen Logikpegeln.
5. Außerdem liegt die maximale Eingangsgrenze bei 1 µA über einen kompletten Temperaturbereich von 18 V. Bei 25 °C liegt der maximale Eingang bei 100 nA über 18 V.
6. Es hat einen gründlich getesteten 20-V-Ruhestrom.
7. Oft kommen sie in einem 16-Pin-Gehäuse wie bei SOIC, PDIP, SO und TSSOP.
8. Ihre parametrischen Werte sind 5, 10 und 15 Volt.

2. Anordnung und Funktion der CD4049-IC-Pinbelegung

Im IC CD4049 gibt es 16 Pins/Anschlüsse. Unten haben wir eine Übersicht mit der PIN und dem Namen sowie deren Beschreibungen.

(Ein CMOS CD4049-Diagramm, das die 16 Pins und ihre Namen zeigt)

Quelle:Wikipedia Commons

• Pin 1 – Dies ist der Spannungsversorgungsanschluss.
• Die Stifte 3, 5, 7, 9, 11 und 14 (A, B, C, D, E, F) bilden die Eingangsstifte des Wechselrichters auf einer Seite.
• Stifte 2, 4, 6, 10, 12 und 15 (G, H, I, J, K, L) – Auf der anderen Seite finden Sie diese Wechselrichter-Ausgangsstifte.
• Pin 8 – Dies ist der Masseanschluss des IC.
• Stifte 13 und 16 – Schließlich sind dies die NC-Anschlüsse (nicht verbunden).

3. Anwendungen von CD4049

Im Allgemeinen gibt es verschiedene Arten von CD4049-IC-Anwendungen. Genauer gesagt verwenden wir sie jedoch zum Umwandeln der Logikpegel in einer Schaltung. In anderen Fällen dienen sie noch anderen elektronischen Zwecken wie:

• Die Zusammensetzung eines Rechteckoszillators.
• Beim Bau von DTL- und TTL-Konvertern.
• Zur Verwendung in einer Spannungsvervielfacherschaltung.
• Nützlich beim Schalten oder in EIN/AUS-Schaltungen.
• Führt eine Funktion in aktuellen Quell- oder Senkentreibern aus.

(Ein- und Ausschalter)

4. Aufbau einer einfachen Schaltung mit CD4049

Es ist manchmal eine technische Debatte über CD4049 vs. CD4049UBE; Welches ist ein besserer IC?. In Wahrheit sind Sie beim Bau von Fuzz-Schaltungen mit extremem Rauschen mit der ungepufferten Version besser dran.

Standardmäßig gibt es konstante Werte für die Komponenten, die Sie beim Bauen mit diesen Hex-Puffer verwenden. Zusammen bestimmen sowohl der Widerstand R1 als auch der Kondensator C1 die Frequenz F. Daher stellen wir diese Beziehung mit der Formel dar:

F =1 / (RxCx1,39)

Außerdem reicht die ideale Stromquelle von 3 V bis zu 12 VDC.

Weiter werden wir einen Touch-ON-OFF-Schaltkreis mit 2 CMOS-Invertern bauen. Lassen Sie uns also zwei weitere ähnliche Schaltungen vorstellen, die mit dem Inverter-Puffer-IC CD4049 Hex gebaut wurden.

(Eine ungepufferte CD4049-Pinbelegung, die in einer Leiterplatte installiert ist)

Quelle:Wikipedia Commons

Einfache prellfreie Schalterschaltung

Zunächst schauen wir uns die prellfreie Schalterschaltung an. Der Grund, warum es eine Top-Wahl ist, liegt in seiner geringen Geräuschentwicklung und hohen Qualität. Standardmäßig arbeitet dieser elektronische Schaltkreis in einem RS-Flip-Flop-Set.

(Schaltpläne einer einfachen prellfreien Schalterschaltung mit CD4049)

Quelle:Wikipedia Commons

Das Arbeitsprinzip besteht darin, eine Schaltung zu konstruieren, die die Ausgangssignale sperrt, ob niedrig oder hoch. Dadurch gibt der mechanische Schalter einen Initialimpuls ab. Von nun an ignoriert die Schaltung zukünftige Impulse von dem Steuerschalter. Infolgedessen ist der Ausgang der prellfreien Taste mit dem Eingang des digitalen Inverters verbunden. Daher erhält die Steuerschaltung einen einzelnen Impuls und keine seriellen Impulse.

Rechteckwellen-Oszillator-Generatorschaltung

Ein weiteres Beispiel für eine einfache Schaltung, die mit IC-4049 gebaut wurde, ist ein Rechteckwellen-Oszillator-Generator. Hier stellen wir den CD4049 Hex Inverter für diesen speziellen Zweck vor. Das Einrichten ist unkompliziert. Für den Anfang benötigen Sie nur einen Kondensator und einen Widerstand. Dann gleicht Ihr IC-4049 Hex-Invertierungspuffer das aus, was übrig bleibt.

In Bezug auf die Funktionen ist der Energieverbrauch des Rechteckwellen-Oszillatorgenerators recht gering. Die Ausgangsfrequenz bleibt relativ konstant. Aufgrund der Versorgungsspannung sind auch die Frequenzänderungsraten geringer. Im Allgemeinen haben diese Schaltungen eine Rechteckwellenerzeugung mit 50 % Einschaltdauer.

(Eine Rechteckwellen-Oszillator-Generatorschaltung mit CD4049)

Aufbau einer Touch-ON-OFF-Schaltung mit einem CD4049-Inverter-IC

Mit dieser praktischen Anleitung möchten Sie hier eine Ein-Aus-Schaltung so einrichten, dass sie wie ein Flip-Flop funktioniert. Wenn Sie das Kabel berühren, schaltet es die LED ein, und bei einem anderen Kontakt gehen die Lichter aus. Mit anderen Worten, es funktioniert wie digitale Sensoren in der Schaltung. Wir sehen diese Anwendung oft in Touch-Lampen.

Erforderliche Komponenten

In der Praxis benötigen Sie einige Komponenten, um mit dem Aufbau Ihrer Schaltung zu beginnen.

• CD4049 Hex-Inverter-Gate-IC.
• 470Ω Widerstand.
• 1MΩ Widerstand.
• 4,7 MΩ Widerstand.
• 100nF Kondensator (Keramik).
• 1μF Kondensator (Elektrolyt).
• LED.
• Brotbrett.
• Überbrückungsdrähte.
• 5-V-Gleichstromquelle.

(Schaltkreiskomponenten mit den im Hintergrund sichtbaren integrierten Schaltkreisen).

Dieser IC hat sechs voneinander unabhängige Inverter-Gates. Beachten Sie, dass es Stifte mit der Markierung A zur Verdeutlichung gibt. Diese bilden den Eingangspin des Inverter-ICs, wobei einige mit Y markierte Pins als Ausgangsanschlüsse dienen.

Lassen Sie uns zunächst unsere Wahrheitstabelle vorbereiten. Dieses kleine Diagramm zeigt den NICHT-Logikgatter-IC-Ausgang für jeden Eingang.

EINGABE	AUSGABE
Niedrig	Hoch
Hoch	Niedrig

Mit anderen Worten, für jeden niedrigen Eingang (0) ist der Ausgang hoch (1) und umgekehrt. Es dient als Grundlage dafür, wie Ihre fertige Schaltung funktioniert.

Verbindungsverfahren

(Schaltplan zum Aufbau einer Touch-ON-OFF-Schaltung mit einem CD4049-Inverter-IC)

1. Zunächst verbinden Sie die Stromversorgung mit dem CD4049 Inverter Chip. Das bedeutet, Pin 1 und Vdd mit, sagen wir, einem 12-V-Eingang zu verbinden. Dann gehen Pin 8 und GND auf Masse.
2. Verbinden Sie als Nächstes den 10-MΩ-Widerstand mit den Pins 3 und 4.
3. Verbinden Sie dann einen weiteren Widerstand von 10 MΩ von den Enden einer Berührungsplatte mit Pin 2 auf dem Inverter-Chip. Installieren Sie in einer Parallelschaltung den 100-nF-Kondensator mit dem Touchpanel.
4. Verbinden Sie beim Verbinden des gegenüberliegenden Endes der Berührungsplatte mit Pin 3 auch den 1μF-Kondensator.
5. Schließen Sie nun den 1MΩ-Widerstand zwischen Pin 2 und Pin 3 an.
6. An dieser Stelle verbinden Sie den Ausgang des ersten Gatters mit dem Eingang von Gatter 2. Sie führen also eine Verbindung von Pin 2 zu Pin 5.
7. Zuletzt installieren Sie Ihr Ausgabegerät. In diesem Fall geht Ihr Touch-On-Off-Gerät an Pin 4 (Ausgang des zweiten Gates). Die LED enthält einen 470-Ω-Schutzwiderstand, der verhindert, dass übermäßiger Strom sie verbrennt.

Damit haben Sie Ihre Hardwareverbindung abgeschlossen. Schließlich ist Ihre Schaltung bereit, die LED ein- und auszuschalten.

Schlussfolgerung

Insgesamt ist der CD4049 ein Modell von vielen anderen Logikpegelwandlern auf dem Markt. Im Allgemeinen handelt es sich um digitale Wechselrichter, die Sie in verschiedenen elektronischen Anwendungen finden, einschließlich dedizierter digitaler Schaltungen. In den meisten Fällen hängen ihre Funktionen davon ab, wie Sie diese Logik-ICs mit anderen Schaltkreisen verbinden.

Sind Sie beim Aufbau dieser Schaltung auf Schwierigkeiten gestoßen oder haben Sie Fragen? Kontaktieren Sie uns über unseren Kontakt-Button.