Digitaler Umschalter

Ein Digitaler Umschalter kann man mit vier NAND Gattern bauen. So ist es nicht nötig, ein exotisches Schalter-IC zu bestellen, wenn man einen 7400 Logikbaustein in der Schublade hat.

electroicsplanet home electroicsplanet pagetree Schaltungssammlung electroicsplanet pagetree Digitaler Umschalter

Digitaler Umschalter

Digitaler Umschalter Prinzip

Anwendung

Ein Digitaler Umschaler braucht man überall dort, wo man mehrere Digitalsignale hat, und wahlweise eines von ihnen weiterverwenden will. Die Wahl erfolgt ebenfalls über eine digitale Leitung.
Dieser digitale Umschalter ist eine elegante Kombination von vier NAND-Gattern, wie sie zum Beispiel im TTL IC 7400 enthalten sind.
Je nach dem, ob der Seuereingang auf high oder low steht, gelangt entweder das Signal am Eingang 1 oder am Eingang 2 zum Ausgang.
In der Elektronik wird bekanntlich viel abgeschaut und kopiert. Auf diesen elektronischen Umschalter bin ich ein wenig stolz, da er meine eigene Idee während meiner Lehrzeit war. Ich habe ihn in Servoansteuerungen eingesetzt. Zum beispiel in der 2x2 Servoansteuerung.

led minion

Und so
funktionierts:

Um die Funktionsweise der Schaltung zu verstehen, betrachtet man am besten diese Schaltung, die die selbe Funktion hat:

Digitaler Umschalter mit verschiedenen Gattern

Der Inverter am Steuereingang sorgt dafür, dass immer an einem AND-Gatter ein high-Pegel und am anderen AND-Gatter ein low-Pegel liegt.

Der Ausgangspegel des AND-Gatters mit dem low-Pegel ist immer low.
Der Ausgangspegel des AND-Gatters mit dem high-Pegel ist immer gleich dem zugehörigen Eingangssignal.

Oder anders Ausgedrückt:
Immer ein AND-Gatter sperrt, während das andere sein Eingangssignal weiterleitet.
Das OR-Gatter erhält somit immer an einem Eingang ein low-Signal und am andern Eingang das Eingangssignal 1 oder 2. Am Ausgang des OR-Gatters erscheint somit immer das Eingangssignal 1 oder 2, abhängig vom Steuereingang.


Nach dem Gesetz von De Morgan kann man ein OR-Gatter durch ein AND-Gatter ersetzen, wenn man seine Ein- und Ausgänge invertiert.

Digitaler Umschalter


Die zugeschalteten Inverter können zusammen mit den AND-Gattern je ein NAND-gatter bilden.
Der Inverter am Steuereingang darf durch ein NAND-Gatter ersetz werden, dessen Eingänge zusammengehängt sind. Die Funktion bleibt die selbe.
So haben wir jetzt eine Schaltung bestehend aus NAND-Gattern mit der Funktion eines digitalen Umschalters.

Digitaler Umschalter


Nachbau auf Lochraster

Digitaler Umschalter Prinzip

Das TTL Logik-IC 7400 beinhaltet 4 NAND-Gatter. Mit ihm kann man diesen Schalter realisieren.

Digitaler Umschalter Prinzip

Unterbricht man auf einer Lochrasterplatine 5 Leiterbahnen und erstellt 3 Lötbrücken, sind bereits alle notwendigen Verbindungen um das IC realisiert.