Eine Ampel aus TTL-Bausteinen

Foto der fertigen Platine (Thumbnail)

Diese Ampel-Schaltung besteht aus einem Taktgeber und zwei Logik-Bausteinen der 74LS-Reihe (Low-power Schottky). Als Taktgeber kommt ein NE555 zum Einsatz. Die Logik besteht aus einem 74LS74 (Dual D-Flip-Flop) und einem 74LS00 (Quad 2-Input NAND). Die beiden Flip-Flops bilden einen Binärzähler mit 2 Bit, sodaß sich vier Zustände ergeben. Die NAND-Gatter bilden aus diesen vier Zuständen die vier Ampelphasen Rot, Rot-gelb, Grün und Gelb. Die genaue Funktionsweise habe ich auf einer eigenen Seite beschrieben.

Erwähnenswert bei der Umsetzung ist, daß die Logik invertiert wird. Die LEDs leuchten also, wenn der entsprechende Logik-Ausgang auf LOW steht. Der Grund dafür liegt in der Ausgangsbeschaltung der LS-TTL-Bausteine: die sog. Totem-Pole-Ausgänge. Diese Ausgänge schalten mit einem Transistor nach GND, sind also gute Stromsenken. Als Stromquelle eignen sie sich jedoch nicht, da sie über einen Widerstand bzw. Emitterfolger nach VCC ziehen. Dies wird in der Schaltung berücksichtigt, indem die LEDs mit der Anode über den Vorwiderstand an VCC liegen, und die Kathode am Logik-Ausgang angeschlossen ist. Schaltet der Ausgang auf LOW fließt Strom durch die LED, sie leuchtet.

Insgesamt betrachtet ist die Schaltung also relativ simpel. Sie hat jedoch viele Elemente, die auch in komplexeren Schaltungen in dieser oder ähnlicher Art vorkommen: ein Taktgeber, ein Zustandsautomat und eine Dekodierlogik. Damit lassen sich Schaltungen bauen, die zeitgesteuert bestimmte Ausgaben erzeugen, z.B. Uhren, Lauflichter oder einfache Maschinensteuerungen. Sehr viel interessanter wird die Sache, wenn Einflüsse von Außen auf den Ablauf wirken können. Dazu vielleicht später mal ein Beispiel auf meiner Webseite.

Downloads

Version Datum Änderungen Datei Beschreibung
1.0 2009-02-05 Erstes Release TTL-Ampel-01.zip Schaltplan und Layout im Eagle-Format (Version 4)
1.1 2012-12-02 Bauteilwerte ergänzt, in aktuelles Format konvertiert TTL-Ampel.zip Schaltplan und Layout im Eagle-Format (Version 6)