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    Ratgeber

    Timing-ICs

    Ohne den richtigen Takt wären einige Dinge wohl nur schlecht realisierbar. Musik beispielsweise. Hier sorgen mechanische Taktgeber wie Metronome und menschliche wie Schlagzeuger für rhythmische Kontinuität. Auch in der Elektronik und in der Nachrichtentechnik sind Taktgeber-Devices in den meisten Fällen unverzichtbar.

    In unserem Ratgeber machen wir Sie mit grundlegenden Funktionen und typischen Eigenschaften von Taktgebern auf IC-Basis vertraut.



    Grundfunktionen von Takt-Timing-ICs

    Die wichtigste Eigenschaft jedes Taktgebers ist der kontinuierliche Wechsel zwischen zwei Zuständen. Beim federgetriebenen mechanischen Metronom sind es die Ausschläge des Zeigers nach links und rechts, quittiert jeweils mit einem Klicken. Elektronische Metronome verwenden einen Taktgenerator, das Klicken wird beispielsweise über einen kleinen Lautsprecher ausgegeben.

    Obwohl auch komplexere Anordnungen existieren, hat das gängigste Taktsignal die Form einer Rechteckwelle mit einem Tastverhältnis von 50 Prozent: Die Amplitude wechselt ständig zwischen einem unteren und einem oberen Punkt, vergleichbar mit „Strom an“ und „Strom aus“. Wie oft dies pro Minute geschieht wird durch die Frequenz der Welle bestimmt. Elektronische Schaltungen, die ein Taktsignal zur Synchronisation verwenden, nutzen das Signal entweder bei der steigenden Flanke, der fallenden Flanke oder – bei doppelter Datenrate – sowohl bei der steigenden als auch bei der fallenden Flanke des Taktzyklus.

    ICs – zu Deutsch integrierte Schaltkreise – sind ein Satz mikroskopisch kleiner Bauelemente und Verdrahtungen auf einem flachen Chip aus Halbleitermaterial wie Silizium. Die meisten elektronischen Applikationen ausreichender Komplexität verwenden ein Taktsignal, um verschiedene Teile der Schaltung zu synchronisieren. Ein solches Taktsignal wird in der Regel über einen spannungsgesteuerten Oszillator, einen Quarzoszillator oder spezielle Taktgeber-ICs bereitgestellt. Wesentliches Kriterium dieser Bauelemente: Die Taktrate – also die Frequenz der Rechteckwelle – muss unter allen Umständen langsamer sein als die stärksten internen Ausbreitungsverzögerungen.



    Typen und Bauarten von Takt-Timing-ICs



    Auswahlkriterien für die Beschaffung

    Aufgrund der Vielfalt der unter den Begriff Takt-Timing-ICs fallenden Devices sind die Auswahlkriterien naturgemäß sehr vielfältig. Beim populären Timer/Oszillator NE555P beispielsweise sollte beachtet werden, dass dieses Device mit 100 Kilohertz getaktet ist und die Spannungsversorgung zwischen 4,5 und 16 Volt betragen kann. Frequenzsynthesizer wie der ADF4360 können dagegen bis zu 400 MHz bereitstellen und arbeiten oft bereits bei einer Versorgungsspannung von drei Volt.

    Selbst recht preisgünstige und Strom sparende Echtzeituhren wie die DS1337 bieten programmierbare Tageszeitalarme und Rechteckausgänge. Adresse und Daten werden bei diesen ICs oft seriell über einen I2C-Bus übertragen. Solche RTCs zählen Sekunden, Minuten, Stunden, Tage und managen das Datum, das am Ende des Monats automatisch angepasst wird. Bei reinen Taktgeneratoren kommt es dagegen auf die Art der Logik-Ausgangspegel und die Anzahl der Clock-Eingänge an, bei Batteriepuffern auf die Kapazität in Milliamperestunden.



    FAQ – häufig gestellte Fragen

    Gibt es Oszillatoren in IC-Form, die auch hörbare Töne produzieren können?

    Einige integrierte Oszillatorschaltungen produzieren Audiofrequenzen bis zu etwa einem Kilohertz, darunter somit auch deutlich hörbare Töne. So liegt die Tonfrequenz des Telefon-Freizeichens in Deutschland bei 425 Hertz und der tiefste Grundton einer normal gestimmten Gitarre bei 82 Hertz.

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