CD4047 IC erklärt: Monostabile & Astabile Multivibratoren meistern

Für aktuelle Tech- & Engineering-Infos: Der CD4047 IC.

Der CD4047 (auch 4047 IC) ist einer der weltweit beliebtesten Inverter-ICs. In Ländern mit Lastabwurf (Load Shedding) unverzichtbar: Er speichert elektrische Energie und gibt sie ohne Netzstrom ab.

Was ist der CD4047 IC?

Der CD4047 ist ein CMOS-Multivibrator. Betriebsarten: Low-Power Monostabil oder Astabil. Hauptfunktion: DC→AC-Wandlung, Erzeugung von Sinus- & Pulswellen.

Drei Multivibrator-Typen gibt es:
– Bistabil: Stabil in beiden Zuständen; externer Trigger kippt Zustand.
– Astabil: In keinem Zustand stabil; schaltet kontinuierlich → Relaxationsoszillator.
– Monostabil: Ein stabiler, ein instabiler Zustand → "One-Shot"-Schaltung.

Der CD4047 beherrscht Astabil & Monostabil, NICHT Bistabil. Spannungsbereich: 3–18 V, optimal bei 5 V.

Pin-Belegung (14-Pin)

Pin	Name	Funktion
1	C	Externer Kondensator
2	R	Externer Widerstand
3	RC	Gemeinsamer R/C-Anschluss
4	AST̅	Low = Astabil-Modus
5	AST	High = Astabil-Modus
6	-TRIGGER	Monostabil: High→Low Flanke triggert
7	VSS	Masse (Ground)
8	+TRIGGER	Monostabil: Low→High Flanke triggert
9	EXT RESET	Externer Reset: High-Puls setzt Q=Low, Q̅=High
10	Q	Normaler High-Ausgang
11	Q̅	Inverser Ausgang (Low)
12	RETRIGGER	Monostabil: nutzt +Trigger & -Trigger simultan
13	OSC OUT	Oszillator-Ausgang
14	VDD	Positive Versorgung

Merkmale

• Gepufferte, komplementäre Ausgänge
• Symmetrische Output-Kennlinien
• Gepufferte Eingänge
• 100 % Quieszent-Strom-Test bei 20 V
• Monostabil & Astabil betriebbar
• Nur 1 externer R & 1 C nötig
• Geringer Stromverbrauch
• Hohe Störfestigkeit (Noise Immunity)
• Nennspannungen: 5 V, 10 V, 15 V

Spezifikationen

• DC-Eingangsstrom (pro Pin): ±10 mA
• Temperaturbereich: –55 °C bis +125 °C
• Versorgungsspannung: 3–18 V
• Lagertemperatur: –65 °C bis +150 °C
• Löttemperatur (Pins): 260 °C

Unterschied: NE555 vs. CD4047

NE555 = klassischer Timer-IC (8 Pins). CD4047 = 14 Pins. Erster sichtbarer Unterschied: Pin-Anzahl.

NE555 Pins: 1 GND, 2 Trigger, 3 Output, 4 Reset, 5 Control, 6 Threshold, 7 Discharge, 8 VCC.

Wesentliche Unterschiede:

• Temperatur: NE555: 0–70 °C. CD4047: –55 bis +125 °C (Industrie/Automotive).
• Spannung: CD4047: 3–18 V. NE555: 5–18 V.
• Modi: NE555: Bistabil, Monostabil, Astabil. CD4047: Nur Monostabil & Astabil.

CD4047 Astabil-Multivibrator aufbauen: Rechteckgenerator

Einfacher Rechteckgenerator

Stromversorgung: 9-V-Block. Erzeugt Rechtecksignal mit 3 Ausgängen, alle 50 % Tastverhältnis, symmetrisch.

Bauteile

• Steckbrett / Universalplatine
• Drähte
• 9-V-Batterie
• Potentiometer
• Halbleiter: CD4047
• 14-Pin-Sockel

Aufbau

Steckbrett bestücken, sorgfältig verdrahten (Polarität Elkos beachten!). Wellenform an Pins 13, 10, 11 messen. C1 bestimmt Frequenzbereich:

• 1 µF → 1–10 Hz
• 0,1 µF → 10 Hz–1 kHz
• 0,01 µF → 100 Hz–10 kHz

VR1 (Poti): 250 kΩ.

Ergebnisse

• Pin 13: Grundfrequenz (50 % Duty), einstellbar über VR1 & C1 (Pins 1–3).
• Pins 10 & 11: Halbe Frequenz von Pin 13, zueinander invertiert (180° phasenversetzt).

50 % Tastverhältnis fix, Frequenz über VR1 & C1 einstellbar (VR1: 1 kΩ–1 MΩ). Niedrigverlust-Kondensator (Low Leakage) wählen → weniger Wellenformverzerrung.

Blinkende LEDs mit CD4047

Anschauliches Experiment.

Bauteile

• Steckbrett/Platine, Drähte, Batterie, Widerstände, LEDs, Potentiometer, CD4047

Aufbau

Vorherige Schaltung beibehalten, LEDs + Vorwiderstände an Pins 10 & 11 (Q & Q̅) anschließen.

Test & Ergebnis

VR1 & C1 variieren → Blinkfrequenz der beiden LEDs ändert sich gegentaktig.

Weitere Astabil-Experimente

• 1 kHz Oszillator mit CD4011 (NAND)
• Rechteckgenerator mit CD4001 (NOR)
• 1 kHz mit Schmitt-Trigger
• Taktgenerator mit CD4049 (NOT-Gatter)
• HF-Oszillator mit NOT-Gatter
• Dreiecksgenerator

Anwendungen

• Hüllkurvendetektion (Envelope Detection)
• Frequenzdiskriminierung
• Frequenzteilung / -vervielfachung
• Zeitverzögerungsschaltungen
• Timer-Schaltungen
• AC→DC-Wandlung (bzw. DC→AC Inverter)
• Inverter-Projekte: 60–100 W, 12 VDC→220 VAC, IC-4047 + IRF540 (100 W), Square-Wave-Inverter via LM358/CD4047/2N3055/2SC106, 60 W DC-AC via IC4047

Fazit

Der CD4047 arbeitet ausschließlich in Monostabil- & Astabil-Modus. Vielseitig für diverse Schaltungszwecke einsetzbar.

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