cd4011 – Was ist das? Technische Daten, Schema, Preis und Bewertungen

Inhaltsverzeichnis:

1 Einfache Tongeneratorschaltung auf dem CD4011
2 CD4011 Wechselrichterschaltung
3 Funktionsweise einer einfachen CD4011-Oszillatorschaltung
4 CD4011 – Lauter Summerton mit zwei Transistoren
5 Resonanzgeneratoren mit einem 4011 CMOS-Gatter
6 Eine einfache Schaltung für einen Takteffekt mit IC4011
7 Einfacher Audio-Alarm-Generator mit CD4011
8 Einfache Metronomschaltung mit dem CD4011

Lesezeit 6 min.

In diesem Artikel befassen wir uns mit den praktischen Anwendungen des integrierten Schaltkreises CD4011 – einem Vierfach-NAND-Gatter, das mit CMOS-Technologie hergestellt wurde.

Einfache Tongeneratorschaltung auf dem CD4011

Die Schaltung, die ein 4011 NAND-Gatter in einem Impulsoszillatorgenerator verwendet, erzeugt ein 1,3 kHz-Signal. Wir setzen den Eingangspin 1 der CD4011-Schaltung auf den Steuerausgang. Wenn der Eingang einen logischen Low-Zustand hat, gibt es kein Tonsignal am Ausgang, aber bei einem High-Zustand erscheint das Tonsignal. Der Transistor sorgt für die Ansteuerung des 8-Ohm-Lautsprechers. Der Kondensator C1 bestimmt die Frequenz des erzeugten Tons, der an den Lautsprecher übertragen wird, und der Widerstand R3 steuert die Lautstärke des Tons. Wenn er weniger als 180R beträgt, ist der Ton recht laut, aber dann wird der Transistor Q1 aufgrund des hohen Kollektorstroms sehr heiß. Der Widerstand R1 schützt vor Spannungsspitzen, die den IC-Eingang beschädigen könnten. Er ist normalerweise etwa 10 mal so groß wie der Widerstand R2.

CD4011 Wechselrichterschaltung

In vielen Projekten verwenden wir eine einfache Tongeneratorschaltung. Oft können wir ein Logikgatter in einer Inverterschaltung verwenden, weil es einfach und billig ist. Aber wir verwenden es nicht direkt. Am häufigsten verwenden wir CD4011 NAND-Gatter, weil sie vier separate logische NAND-Gatter in einem IC enthalten. Für den allgemeinen Gebrauch reicht das aus und es ist auch eine erschwingliche Lösung. Wir können sie anstelle von Invertergattern mit kombinierten Eingängen verwenden, die das gleiche Vierfach-NOR-Gatter im CD4001 IC haben, ebenfalls aus der CMOS-Familie.

Funktionsweise einer einfachen CD4011-Oszillatorschaltung

In jeder Schaltung, ob analog oder digital, werden Rückkopplungsschwingungen erzeugt. In diesem Fall verwenden wir auch die Elemente R1 und C1 zur Rückkopplung des Ausgangsstroms an den Eingang, was zu Schwingungen führt. Wie oben gezeigt, ein einfacher Tongenerator durch Verwendung des CD4011

Um die Funktion dieser Schaltung zu verstehen, verfolgen wir die folgenden Schritte:

Wir nehmen an, dass der Ausgang von IC1a, d.h. Pin 3, einen logischen High-Zustand hat
Somit hat der Ausgang von IC1b, d.h. Pin 4, einen logisch Low-Zustand
Die Spannung an Pin 3 beginnt dann, den Kondensator C1 über den Widerstand R1 zu laden.
Der Kondensator C1 ist ebenfalls mit dem Gate-Eingang 1 verbunden.
Schließlich erreicht die Ladung von C1 einen logisch hohen Wert, der ausreicht, um den Ausgang von IC1a von einem logisch hohen auf ein logisch niedriges Signal umzuschalten
Dies führt dazu, dass IC1b seinen Zustand ändert und sein Ausgang einen High-Zustand annimmt
Jetzt wird der Kondensator C1 durch den Ausgang von IC1b entladen.
Schließlich erreicht die Spannung an Kondensator C1 und Widerstand R1 einen Wert, der als logischer Low-Zustand angesehen wird, was bedeutet, dass IC1a in seinen vorherigen Zustand zurückgeschaltet wird.
Er kehrt dann zurück und beginnt den Zyklus fortzusetzen.

Wenn wir die Versorgungsspannung verringern, sinkt die Ausgangsleistung. Der nützliche Versorgungsspannungsbereich, den wir verwenden können, ist 3V bis 15V. Der nicht benutzte Eingang des CD4011 (Pins 8, 9, 12 und 13) sollte mit Masse verbunden werden. Die Schaltung kann auf einer Kontaktplatine aufgebaut werden. Nachdem wir die Schaltung auf Fehler überprüft und sichergestellt haben, dass die Leitungen der Elemente C1 und R1 einander nicht berühren, können wir die Ausgangsfrequenz = 2,2*R1xC1 ermitteln.

R1= 100k

C1 = 0,01uF

f = 2,2kHz

Dann schließen wir eine 9-V-Batterie an die Schaltung an. Der Piezo-Lautsprecher sollte einen Ton von sich geben.

CD4011 – Lauter Summerton mit zwei Transistoren

Hier ist eine einfache Schaltung für einen Durchgangsprüfer mit dem CD4011. Wenn Sie ein einfaches Anfängerprojekt suchen, um Oszillatoren im digitalen Modus zu erlernen, ist dies eine gute Wahl! Dies ist ein Werkzeug zur Überprüfung von Drähten oder bestimmten Teilen wie Spulen, Platinen, Lautsprechern und mehr. Es ermöglicht Ihnen, durch Informationen mit einem akustischen Signal zu überprüfen, ob es einen elektrischen Übergang in einem Schaltkreis gibt. Die Schaltung verwendet einen integrierten Schaltkreis, ein CMOS NAND-Gatter, CD4011 als Hauptkomponente. IC1a und IC1b fungieren als Invertergatter (NOT). Hier werden mehrere Teile verwendet, d.h. der Widerstand R1, der Kondensator C1 und das Potentiometer VR1, wodurch ein Rechteckoszillator entsteht, der einen Ton erzeugt. Dieses Signal gelangt dann über den Leistungsverstärker (der ein komplementäres Transistorpaar bildet) zum Kopplungskondensator C1. Die Frequenz des Tons kann mit einem 10K-Potentiometer gesteuert werden.

Wie kann eine solche Schaltung praktisch genutzt werden? Wir haben mindestens zwei Ideen für seine Verwendung. Erstens, ein einfacher Durchgangsprüfer! Wenn Sie eine 9V-Batterie an die Schaltung anschließen, brauchen Sie die Taste S1 nicht zu benutzen. Sie verwenden zwei Prüfspitzen, um mehrere Teile zu prüfen. Eine solche Anwendung eignet sich hervorragend zum Testen von Leitungen und Platinen. Zweitens, ein Morsecode-Generator – eine solche Schaltung kann verwendet werden, um einfach den Morsecode zu lernen. Außerdem müssen wir den zweiten – unbenutzten – Eingang mit Masse oder negativer Spannung verbinden, um Schwingungen zu vermeiden.

Resonanzgeneratoren mit einem 4011 CMOS-Gatter

Mit dieser Schaltung können wir einen Resonanzgenerator (oszillierender Tongenerator) bauen. Wir werden ihn auch mit dem integrierten CMOS-Schaltkreis CD4011 entwerfen. Die Schaltung verwendet vier NAND-Gatter. Jede Oszillatorschaltung besteht aus 2 Schaltungen. Diese Schaltung liefert die höhere Frequenz IC1c und verwendet das Gatter IC1d. Ein anderer, der niedrigere Frequenzbereich umfasst die Gatter IC1a und IC1b. Ein niederfrequenter Impuls wird gesendet, um den Betrieb des zweiten Gatters zu steuern. Die Diode D1 sendet bei niedrigen Frequenzen Impulse an die Abschnitte IC1c und IC1d. Die Diode D2 verursacht einen Ton, d.h. sie führt zu einer Oszillation des Schaltkreisausgangs. Eine offene Taste S1 verursacht eine langsame Abwärtsoszillation. Der Entladungswert des Kondensators C1 muss nicht sehr genau sein.

Eine einfache Schaltung für einen Takteffekt mit IC4011

Dies ist eine einfache Schaltung für einen Takteffekt, die einen digitalen CMOS-Schaltkreis mit CD4011 NAND-Gattern für den Oszillator als Tongenerator und dann als Transistortreiber für die Ausgabe des Audiotransformators an den Lautsprecher verwendet. Insektengeräusche, wie Grillen oder Zikaden, werden durch kurzes Flattern erzeugt. Wir können einen Multivibrator als Tongeneratorschaltung verwenden, um den Klang dieser Insekten zu imitieren. Auch einige elektronische Weckertöne klingen ähnlich wie diese Insekten. Abbildung 1 zeigt einen einfachen Wecker-Tongenerator, der sofort auf einer Prototyp-Platine montiert werden kann. Die Schaltung besteht aus zwei astabilen Multivibratoren, die zum einen die Gatter IC1c und IC1d enthalten, mit denen niedrige Frequenzen wie Insektenflügelgeräusche erzeugt werden. Der zweite enthält mit den Gattern IC1a und IC1b denselben einfachen Tongenerator mit CD4011, der eine höhere Frequenz als der erste hat und zur Erzeugung rhythmischer Tonintervalle verwendet wird. Der Ausgang von Multivibrator 2 (Pin 4 des Gatters I2) wird vom ersten astabilen Multivibrator gesteuert, der eine niedrige Frequenz als Charakteristik des Tonimpulssignals erzeugt. Wir steuern sie so, dass sie kontinuierlich mit der Oszillation schalten und die Oszillation mit einer niedrigen Frequenz von etwa 5Hz stoppen. In diesem Fall verwenden wir abwechselnd die Signale ‘1’ (logisch hoher Zustand) und ‘0’ (logisch niedriger Zustand). Wenn der ‘1’-Zustand eine Oszillation auslöst, aber der ‘0’-Zustand die Oszillation stoppt. Die Elemente R und C, w arbeiten in einem Multivibrator-Schaltkreis mit einer Frequenz des empfangenen Signals von ca. 600 Hz und das Taktintervall beträgt ca. 0,2 Sekunden. Wir können die Frequenz dieses Signals ändern, um die Tonhöhe des Tons zu verändern, der aus dem Lautsprecher kommt. Um eine solche Schaltung zu bauen, benötigen wir die folgenden Komponenten.”

IC1: CD4011, CMOS-Vierfach-NAND-Gatter
Q1: NPNP-Transistor BC337 – 0,8A / 40V
T1: Kleiner Signaltransformator
1/4W-Widerstände, mit einer Toleranz von 5% hergestellt:
R1: 100K
R2, R4: 1M
R3, R5: 68k

R6: 5.6k

Keramische Kondensatoren:

C1: 1uF/50V

C2: 0,0015uF/50V

C3: 0,01uF/50V

SP1: 8-Ohm-Lautsprecher

9V 6F22 Batterie

Wir können die Schaltung aufbauen, indem wir auf einer Kontaktplatte experimentieren oder alle Komponenten auf einer universellen Lochplatte montieren. Die zuvor besprochene Schaltung hat eine geringe Lautstärke, da der Piezo-Lautsprecher eine hohe Impedanz verwendet. Verwenden Sie also eine geringe Stromaufnahme, aber erhalten Sie eine geringe Lautstärke am Ausgang. Diese Schaltung benötigt eine höhere Lautstärke als die zuvor vorgestellte Schaltung. Lassen Sie uns also einen normalen 8-Ohm-Lautsprecher mit 0,25 W verwenden. Aber wir können ihn nicht direkt an den Ausgang des ICs anschließen, da die Stromkapazität des Ausgangs begrenzt ist. Also verwenden wir einen kleinen Audio-Transformator, um zu verhindern, dass die Schaltung durch die sehr niedrige Impedanz des Lautsprechers (8 Ohm) belastet wird, was die Schwingungen stoppen könnte. Ein BC337-Transistor wird hier zur Ansteuerung des Transformators verwendet, wodurch die Schaltung sehr laut wird. Mit dem Schalter S1 schalten Sie den Tongenerator ein und aus. Die Versorgungsspannung kann zwischen 4,5 V und 13 V liegen, was zur Folge hat, dass die Versorgungsspannung reduziert und die Lautstärke verringert wird.

Einfacher Audio-Alarm-Generator mit CD4011

Dies ist eine Schaltung für einen musikalischen Tongenerator. Es handelt sich um eine grundlegende und einfache Schaltung für Anfänger in der Elektronik. Wir können sie auch mit einer integrierten Schaltung namens CD4011 bauen. Dies ist eine weitere Möglichkeit, NAND-Gatter kreativ zu nutzen. Mit einer dritten Schaltung kann diese Schaltung bei Verwendung von 8-Ohm-Lautsprechern und einer Versorgungsspannung von 12 V eine Klangleistung von etwa 10 W erzeugen. Die Steuerung zum Ein- und Ausschalten des Tons erfolgt über SW1 oder einen Alarmaktivierungsschalter. Das Modell des Originaltonschaltkreises oder des Tongenerators, das das Projekt erhält, kann 10 W erzeugen, wenn es von einer 15-Volt-Stromquelle versorgt wird. Die Bedienung des Schalters mit der Taste S1 ist die Steuerung der Schaltung. IC1, mit der Nummer CD4011, verwendet hier vier eingebettete NAND-Gatter.

Einfache Metronomschaltung mit dem CD4011

Diese Tempo-Tap-Schaltung hat eine stärkere Wirkung als die Rhythmus-Schaltung, denn das Pfeifen ist schwindelerregend, das Klopfen ist deutlich stärker als sonst. Außerdem können Sie das Tempo zwischen 10 und 40 Schlägen pro Minute einstellen. Wir werden diese Schaltung in drei Hauptplanungsabschnitte unterteilen: Frequenzgenerator, Steuer- und Verstärkungssignale. Die Taktung wird von den Abschnitten IC1a, IC1b durchgeführt. Die Frequenz des Ausgangs wird durch die Werte der Elemente R1, R2, C1, C2 und VR1 bestimmt. Das Potentiometer VR1 wird zur Steuerung der Frequenzeinstellung verwendet. Die Frequenz wird auf Q1 eingestellt, was den intermittierenden Betrieb von Q3 Q1 Q3 beeinflusst. Der Frequenzgenerator ist der Frequenzgenerator IC1c, IC1d, der das Signal an die Lautsprecher weiterleitet. Die Frequenz, die durch das Signal von C3, C4, R5 und R6 bestimmt wird, wird erweitert, um Q2 und Q4 zu steuern. Aber der vierte Quadrant lässt die Signale nicht auslaufen. Transistor Q3 wird zur Steuerung verwendet, um Q4 erneut anzusteuern. Transistor Q5 ist mit den Verstärkern verbunden, die den Lautsprecher ansteuern, und wir verwenden das Potentiometer VR2, um die Ausgangslautstärke der Schaltung einzustellen.

Liste der Teile und Komponenten:

1/4W-Widerstände, 5% Toleranz: