Eigene Addierwerke/Schaltungen bauen

[Stannis]

Tag,

ich interessiere mich gerade sehr für (technische) Informatik und habe auch schon einen kleinen Schaltplan für einen Volladdierer "entwickelt".
Jetzt lese ich mich auch gerade mit ein paar Fachbüchern weiter ein und würde gerne mal aus Spaß an der Freude so einen Volladdierer bauen.

Nun finde ich aber nirgends heraus: Woraus?
Jemand hat mir FPGAs genannt, aber da findet sich nichts preisgünstiges und für Leien verwendbares.

Es sei dazu gesagt, dass ich bisher kaum Ahnung habe.
Ich weiß, was das Binärsystem ist und was Logikgatter sind und wie man sie für einen Addierer schalten muss, aber das wars dann auch.

Ich hoffe, ihr könnt mich da beraten. Hier gibt es doch garantiert so einige, die das selbst in ihrer Freizeit (oder im Beruf) machen

 

[miac]

Du kannst natürlich programmierbare Arrays benutzen (FPGAs oder einfachere PALs/GALs). Nachteil, Du mußt sie "programmieren".

Einfacher aber umfangreicher ist der direkte Aufbau mit Grund - IC's wie z.B. der 74er Serie (TTL). Da bekommt man eigentlich alles.
http://de.wikipedia.org/wiki/Logikfamilie

 

[Stannis]

An FPGAs hatte ich auch gedacht.
Selbst programmieren passt schon, ich will ja ein Gefühl dafür kriegen und nicht einfach stur aktzeptieren "das funktioniert halt so".

Nur habe ich keine Ahnung, wo man etwas in meinen Maßstäben herbekommt. Bspw. ein kleines FPGa für nen Volladierer mit LED und so weiter.

 

[miac]

Tja, da gehst Du am besten hier hin, und schaust, was Du alles brauchst:
http://www.mikrocontroller.net/articles/FPGA

Dann hast Du am Ende eine kleine Platine mit einem großen IC, eventuell ein paar kleinere für Spannungsversorgung und das war es. Ginge auch mit einem Microcontroller.
Generell sind die Entwicklungsboard aber recht teuer.

Du könntest das natürlich auch einfach mit einem Programm simulieren.
http://www.tetzl.de/java_logic_simulator_de.html (als Beispiel).

 

[Stannis]

Simulator hatte ich schon um zu überprüfen, ob ich es richtig verstanden habe

Ich möchte es schon wirklich bauen. Vielleicht kommt danach ja was viel größeres, da ist das ein super Start.

Aber wo kauft man sowas denn jetzt am besten?

 

[miac]

Ich habe früher immer bei www.kessler-electronic.de bestellt. Die waren immer recht günstig und haben ein sehr großes Sortiment.

Aber hier kannst Du auch nach Preisen gucken: http://www.mercateo.com/

Du mußt natürlich wissen, was Du brauchst.
Alternativ gibt es die teueren Alternativen Conrad und Voelkner, wenn die sowas überhaupt haben.

 

[florian.]

Bau das ganze Diskret auf.
in der 74 Logikfamilie gibt es alles was du brauchst.
so brauchst du kein Entwicklerboard welches schonmal 100€ kostet
du musst nichts Programmieren (die Theorie kennst du ja schon...)
und siehst sofort ob das ganze hinhaut.

bei reichelt.de gibt es eigentlich alles was du brauchst.

 

[Stannis]

Ähm...
Was genau ist denn jetzt überhaupt ein FPGA? In dem Wiki darüber sehe ich einige Beispielbretter für um die 50€mit "USB 2.0". Heißt, man programmiert sie extern?

Ich bin eigentlich auf der Suche nach kleinen Schaltungen oder Komponenten, die man dann nach Belieben verschalten kann. Finde das bei Kessler nicht, wonach muss man suchen?

 

[florian.]

ein FPGA kannst du dir wie ein riesiges Schachbrett vorstellen.
jeh nachdem wie man die Figuren stellt, erfüllt der FPGA eine andere Funktion.
Nun muss man ein Programm schreiben, welches dem FPGA sagt was es machen soll.
Vom einfachen Addierer, über I/O Steuerung oder auch Mpeg2 Berechnungen kann man alles in ihn Programmieren.
Vorteil: Schaltungen/Funktionen kann man per Software ändern.
Nachteil: Langsamer/Teurer als Spezialisierte ICs.


Halte ich aber wie gesagt für dich Ungeeignet.
Mit Logikgattern bist du richtig bedient.
hast du mal einen Schaltplan bzw. Links wo du dich Informiert hast?
(um dir was zu empfehlen sollte man ja deinen wissensstand kennen)



edit:
Wikipedia liefert eigentlich alle nötigen Infos:
http://de.wikipedia.org/wiki/Volladdierer
für einen 1 Bit Volladdierer braucht man: zwei UND-, zwei XOR- und einem ODER-Gatter
für jedes weitere Bit das selbe nochmal.
Logikfamilie 74:http://www.mikrocontroller.net/articles/74xx
du brauchst also für einen 4 Bit Volladdierer:
2x 7408 (AND)
1x 7432 (OR)
2x 7486 (XOR)
in der mitte steht immer noch die "Technologie" AC/HC/HCT/LS usw.
das Kann dir aber relativ egal sein.

Kauf dir also z.b. 74HCT08
gibt es wie gesagt alles bei reichelt.de
für jeden IC sollte man noch einen 100nF Stützkondensator einplanen.
und 5V Spannungsversorgung brauchst du natürlich noch.

 

[Stannis]

Mein Wissenstand beruht auf den ganz einfachen Sachen. Wie der Volladierer (Bild eines selbstgemachten Schaltplans) funktioniert habe ich mir schon erschließen können, aber wie man den weiter vernetzt und und und keine Ahnung.
Die meisten Quellen und Tutorials im Internet sind auch nicht sonderlich gut, daher möchte ich es mir möglichst selbst erschließen.

Die Logikfamilie klingt schon mal sehr gut. Wo muss man da unter Reichelt schauen? Ich finde nur ICs.

Dann bedarf man noch ner Stromquelle und Drähten für den Kreislauf, aber wofür ein 100nF Stützkondensator (was immer das sein mag)?

Und das OR-Gatter kann man doch auch weg lassen und einfach die Drähte verbinden, ginge das? Wenn Strom fließt, fließt er so oder so.

 

[florian.]

so ganz werde ich aus dir nicht schlau

ein ODER kannst du natürlich nicht weg lassen, denn wenn du die Drähte direkt verbindest und der eine "1" Sagt und der andere "0" dann wird der eine Warm und der andere Raucht kurz

Logikgatter sind ICs...
grundlegend macht man an jede Stromversorgung der ICs einen Kondensator mit 100nF.
Das dient einfach der Stabilität der Versorgungsspannung und damit auch der Stabilität deiner Schaltung.
--> Kostet nichts, daher macht man sich darüber keine Gedanken sondern tut es einfach

da hast den 1.: http://www.reichelt.de/ICs-74HCT-DIL/74HCT-08/index.html?;ACTION=3;LA=444;GROUP=A2233;GROUPID=2932;ARTICLE=3307;START=0;SORT=artnr;OFFSET=16;SID=10Tr-vzH8AAAIAAF8So2I953fcdab4ae8e827be363c824ed66fcf
da hast den 2.: http://www.reichelt.de/ICs-74HCT-DIL/74HCT-32/index.html?;ACTION=3;LA=444;GROUP=A2233;GROUPID=2932;ARTICLE=3369;START=0;SORT=artnr;OFFSET=16;SID=10Tr-vzH8AAAIAAF8So2I953fcdab4ae8e827be363c824ed66fcf
da hast den 3.: http://www.reichelt.de/ICs-74HCT-DIL/74HCT-86/index.html?;ACTION=3;LA=444;GROUP=A2233;GROUPID=2932;ARTICLE=3444;START=0;SORT=artnr;OFFSET=16;SID=10Tr-vzH8AAAIAAF8So2I953fcdab4ae8e827be363c824ed66fcf
dann noch die Kondensatoren: http://www.reichelt.de/Vielschicht-bedrahtet-X7R-10-/X7R-2-5-100N/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=22853;GROUPID=3162;artnr=X7R-2%2C5+100N;SID=10Tr-vzH8AAAIAAF8So2I953fcdab4ae8e827be363c824ed66fcf


mein Tipp: Zeichne den Schaltplan erstmal in Egale (cadsoft)
das ist ein Kostenloses sehr einfaches und umfangreiches Layout Programm.
mit "ein paar Drähte ziehen" ist es nämlich nicht getan.
Pro BIT sind es 40!

 

[Stannis]

so ganz werde ich aus dir nicht schlau

Wieso? ;_;

Danke schonmal, ich sehe mir das mal genauer an und simuliere es mal in dem Programm.
Mal sehen wie es hinhaut, der Addierer soll ja erst der Anfang sein. Danach evtl. ein Multiplikator und mehr

 

[miac]

Noch als Tipp: Wenn Du die Gatter ICs verwendest, bleib bei einer Serie, also 74HCT (kompatibel mit der LS Serie) oder 74AC usw.
Du könntest die Fädeltechnik verwenden und Du solltest alle ICs sockeln. Bei den Sockeln gibt es sogar Sockel, die den Pufferkondensator bereits integriert haben.

 

[florian.]

Fädeltechnick?
wenn dann macht man es doch gleich richtig und erstellt sich ein Layout...

@Schnitzelsemmel
Addierer, Multiplexer, alles theoretisches Zeug.
mach doch ein richtiges Projekt.
denn das was du vor hast hilft dir zwar dich mit der Praktischen Materie auseinanderzusetzen, schlauer ist man hinterher aber auch nicht.

 

[Stannis]

Nu ja, in meinem grenzenlosen Größenwahn habe ich auch schon für weitere Ferne geplant, im Keller einen Rechner mit LED-Bildschirm zu bauen, auf dem man Pong spielen kann

Aber jetzt zuerst mal das Ding, zum Einsteigen.
Ich überlege übrigens, mit Transistoren beim Addierer die Schaltungen selbst zu bauen (nur bei dem, nicht bei was größerem, das wäre ja wahnsinn^^).

Hast du Alternativvorschläge für Projekte?

 

[florian.]

ein Pong Rechner dürfte nicht all zu schwer sein.
Da dürfte jeder µC ausreichen.
Grafik Display ran.
2 Analog Eingänge beschalten
und dazu nen kleines Programm.
Fertig ist der Pong Rechner.

wieso willst du nun noch weiter in die Theorie abrutschen?
Das Transistoren Funktionieren, musst du nicht testen....
genauso der Addierer, das hilft dir nur eines: "Grundlegend hab ich verstanden wie man das zeug aufbaut"

Ich würde so vorgehen:
Bau den Addierer auf, dann bist du mit dem Handling vertraut.
Dann mach irgendwas mit Mikrocontrollern, denn das Bringt dich deinem Pong ziel näher.
(was einfaches wäre z.b. elektronischer würfel)

 

[miac]

Ja klar, Layout!
Die Platine dann zu Hause in Eisen3Chlorid baden oder gleich zum Ätzen als Miniserie in Auftrag geben?

Für's Üben läßt sich mir der Fädeltechnik am schnellsten eine Schaltung realisieren, von der Fehlerbeseitigung mal ganz abgesehen. Einen Plan sollte man natürlich schon haben, zur Nor reicht aber auch ein Schaltplan, in dem man die gefädelten Leitungen wegkreuzt.

 

[florian.]

anfangen würde ich mit Lochrasterplatinen.
kosten 2€ und man lernt schnell wie man saubere Layouts macht.
(jeh komplizierter, desto mehr Arbeit hat man beim Aufbauen, daher versucht man sie einfach zu planen)

Eisen3chlorid?
das ist doch dieses braune zeug oder?
ich mach leiterplatten immer so:
Layout auf eine Durchsichtige Folie drucken
mit einem Gesichtsbräuner (ebay) belichten
mit Natriumhydroxid entwickeln.
mit Natriumpersulfat ätzen.
geht besser wie mit dem Eisen zeugs und ist weniger Aggresiv.



wie alt, bzw. welchen Wissensstand hast du denn bezüglich Elektrotechnik?
und was darf das Hobby denn so kosten?
sind zwar meist Cent Artikel, brauchbares Werkzeug kostet aber auch nen bisschen

 

[Stannis]

Eine Platine wurde mir auch vorgeschlagen, klingt nach einer Idee. Wobei ich selbst es lieber auf nem Brett realisiert hätte.

Elektrotechnik... Die Ahnung ist wie erwähnt mäßig. Ich verstehe wie ein Realis funktioniert und arbeite mich grade in Transistoren ein, aber von mehr weiß ich nichts. Magnetismus und elektrische Felder sagen mir auch etwas.

Das Hobby sollte voerst, so lange ich mich einarbeite, nicht allzu teuer werden. Über die 100€Marke würde ich für die ersten Projekte nicht schießen wollen.

€:
Kann mir jemand einen n- und einen p-Kanal-Prozessor empfehlen, mit dem sich am besten Schaltungen realisieren lassen würden?

 

[florian.]

es gibt keine N-P Kanal Prozessoren.
es gibt N-P Kanal Mosfets
IFR630 IFR9530 nehm ich meistens.
oder meinst du Mikrocontroller?
ATMEGA8 und 16 haben sich hier bewährt.


du willst eine Schaltung nicht allen ernstes auf einem Brett aufbauen?
da nimmt man sowas: http://www.reichelt.de/Lochraster-Loetpunkte/H25PR160/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=8272;GROUPID=3372;artnr=H25PR160;SID=10Tr-vzH8AAAIAAF8So2I953fcdab4ae8e827be363c824ed66fcf

wie gesagt, Lad dir die software Eagle herunter
dort kannst du dann für deinen 4 Bit Addierer (oder wieviele bits du eben möchtest) einen Schaltplan Zeichnen und anschließend aus diesem Schaltplan ein Layout erstellen.
glaub mir, das wird selbst bei 4 Bit aufwendiger als du dir aktuell vorstellst.