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 Kippstufe 2



Im Teil 1 haben wir uns u.a. noch konkret mit den Bauteilen beschäftigt und diese zu einer Kippstufe verdrahtet. Aber es gibt deren viele und würde uns und Sie überfordern. Wir gehen jetzt zu der diskreteren Bauweise über, beispielsweise im IC 7473, das zwei Kippstufen enthält. Eine Schaltung im Sinne des vorigen Kapitels wird im Video unten (auf youtube) erklärt.

Korrekt heißt diese elektronische Grundschaltung 'bistabile Kippstufe'. In dem Adjektiv steckt drin, dass es sich um zwei Zustände handelt, wobei hier die Ausgänge gemeint sind. Einer mit den Zuständen 'Ein' und 'Aus' würde genügen, aber es wird auch noch ein zweiter mit genau dem umgekehrten (invertierten) Zustand herausgeführt.

Entscheidend bei einer solchen Kippschaltung ist, dass die Zustände an den Ausgängen nicht unbedingt abhängig von denen am Eingang sein müssen und genau das macht den Speichereffekt aus. Beispiel: Wird eine Funktion durch einmaliges Betätigen eines Schalters ausgelöst und durch nochmaliges abgeschaltet, muss der Schalter 'wissen', ob gerade ein- oder ausgeschaltet ist.

Es gibt also zwei Zustände an den Ausgängen, die nur unter bestimmten Umständen geändert werden können, insofern also stabil sind, Kippen, aber keineswegs zufällig. Deshalb gibt es immer die Leitungen Set und Reset, also Setzen und Zurücksetzen, wenn auch nicht immer direkt von draußen zugänglich. Wichtig hierbei, wenn einer der beiden gerade seine Wirkung entfaltet hat, wird er praktisch abgeschaltet, bis der andere wirksam geworden ist.


RS-Kippglied

Mit Bildern wird es vielleicht deutlicher. Oben die komplette Schaltung auf der Bassis von 5V, wegen des unmittelbaren Abgriffs von der Kippstufe mit stromsparenden LEDs. Der Eingang S hat gerade die Leuchte am Ausgang Q eingeschaltet. Gleichzeitig ist die Leuchte am Ausgang Q aus.


RS-Kippglied

Ohne Wirkung bleibt die Abschaltung des Eingangs S, woran man gut die Speicherwirkung der Kippstufe erkennen kann. Um an den Ausgängen jetzt noch etwas zu erreichen, muss der Eingang R eingeschaltet werden. Jetzt verändern sich beide Ausgänge gleichzeitig. Übrigens sollte der Eingang S dabei ausgeschaltet bleiben, sonst gerät diese Kippstufe in einen undefinierten Zustand.


RS-Kippglied

So, das war jetzt die Erklärung eines RS-Kippglieds. Wie Sie aber ganz oben an dem IC 7473 erkennen können, kommen die beiden Bezeichnungen Set und Reset als Anschlüsse überhaupt nicht vor. Stattdessen gibt es die einst willkürlich gewählten Buchstaben J und K, weswegen wir ab jetzt von einem JK-Kippglied sprechen.


JK-Kippglied

J ist über ein UND-Glied mit S verbunden, K über ein weiteres mit R. Der zweite Eingang des UND-Glieds bei J geht zum Ausgang Q, Damit also der geschaltete Eingang J wirksam werden kann, muss der Ausgang Q abgeschaltet bzw. Q eingeschaltet sein.

Ebenso verhält es sich mit Eingang K. Wirksam wird der nur, wenn der Ausgang Q ein- bzw. der Q abgeschaltet ist. Die beiden in die Schaltung aufgenommenen UND-Glieder bewirken, dass niemals S und R gleichzeitig eingeschaltet sein können.

Allerdings hat man sich jetzt einen anderen Nachteil eingehandelt, oder ist das ein Vorteil? Wenn Sie nämlich genau hinsehen, dann hat Eingang K bzw. R zwar gewonnen, aber der Eingang J bzw. S muss sich damit nicht zufriedengeben, ist frei, um wieder zurückzuschalten. D.h. das System könnte in Schwingungen, also wieder in undefinierte Zustände geraten.


JK-Kippglied komplett angeschlossen

Deshalb gibt es die Schaltung nur mit einem zusätzlichen Clock-Signal. Das bestimmt, ob die Schalter überhaupt irgend etwas dürfen. Das kann, wie bei einer Clock üblich, auch wieder schwingen, aber in einem kontrollierten Vorgang. Fehlt außer Minus (GND) und Plus (Vcc) nur noch die Erklärung für CLR im Bild ganz oben.

Das letzte Bild mit zwei abgeschalteten Ausgängen ergibt sich natürlich nur, wenn die Spannungsversorgung abgeschaltet ist. Bei deren Einschalten ergibt sich immer einer der beiden stabilen Zustände, also ein Ausgang ein- und der andere abgeschaltet. Welcher von beiden, das ist ungewiss.








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