Alles wat digitaal werkt, werkt met nullen en enen. Als je een beetje bekend bent met elektronica, is dat waarschijnlijk geen verrassing. Ben je er niet bekend mee, dan is deze schakeling een leuke methode om dat binaire stelsel, waar alle digitale elektronica op gebaseerd is, zichtbaar te maken.

Uitleg over het IC

IC CD4060 is een zogenaamde 14-stage Ripple-Carry Binary Counter/Divider and Oscillator'
In het IC zitten een aantal tellers, 14 stuks om precies te zijn (14-stage).
Niet alle tellers van de chip zijn naar buiten gebracht: Q1, Q2 en Q3 zijn bijvoorbeeld niet verbonden met een pin, net zoals Q11.

Klokdelers

Het uitgangssignaal op de uitgang Q1 is precies de helft van de klokfrequentie, immers, het IC voert alleen een 'operatie' uit bij een negatieve flank van het kloksignaal.
Q2 is eigenlijk een berekening van de toestand van Q1. Pas als Q1 één keer hoog én laag geworden is, zal Q2 hoog worden. Voor Q3 geldt vervolgens weer dat deze pas hoog wordt als Q2 eenmaal hoog én laag geworden is. Voor Q4... enzovoort.

Optellers en het carry-bit

De onderdelen die dat in de chip regelen zijn zogenaamde optellers: de waarde die ze van hun voorganger krijgen, zullen ze optellen bij de op dat moment aanwezige toestand van de uitgang, voor zover natuurlijk aan voorwaarden voldaan is (zoals het een keer hoog en laag worden van de voorgaande opteller)

De chip bevat 14 tellers, maar omdat elke teller in de chip niet meer dan 1 of 0 kan bevatten (1 bit) zal er voor de uitkomst van elke teller een 'drager' aan te pas moeten komen: het carry-bit.
Het carry-bit is een van de meest basale en vaak broodnodige bits in de digitale techniek, omdat het extra electronica bespaart.

Een aardig voorbeeld, waarbij we de kosten even overdrijven, is dat van een teller voor een machine die 9 van de 10 keer de 9999 niet voorbij gaat. Das lastig, want een teller die 99999 aan kan geven is meteen een stuk duurder, maar ja, om die nou voor die enkele keer aan te schaffen...
Daarnaast is de teller meer een indicatie van hoe vaak de machine een handeling gedaan heeft: het komt niet op de tientallen nauwkeurig.

Voor die keren dat de uitkomst de 9999 overschrijdt kun je dan volstaan met een LED die gaat branden zodra het carry-bit '1' is geworden, een teken dat de teller de 9999 gepasseerd is. Het enige wat je dan weet is dat de teller z'n maximum voorbij is, maar meer ook niet.

Het carry-bit vandaag

Tegenwoordig komt het carry-bit vooral terug in programmeerbare microcontrollers en processors. Diverse registers in dergelijke chips zijn soms door de gebruiker niet actief te benaderen of te wijzigen. De status ervan kan alleen gewijzigd worden door processen van buitenaf, of door processen in de chip zelf.
De precieze waarde in het register is vaak ook niet zo belangrijk. Belangrijker is het te weten óf een van die processen of gebeurtenissen van buitenaf de waarde in het register gewijzigd hebben.

Ook in die gevallen wordt er vaak een carry-out bit gebruikt. Het register is dan volledig volgelopen en de gebruiker kan de status van het carry-bit gebruiken om andere processen op gang te brengen.

Optellen én delen

Binary Counter/divider betekent dat het IC binair telt of zo je wilt deelt. Een klok waar je de tijd van af kan lezen is bijvoorbeeld een uitgelezen mogelijkheid voor dit IC, omdat het de klokfrequentie van een oscillator gemakkelijk kan verlagen tot bijvoorbeeld een klokfrequentie van 1 Hz.
Andersom kan het IC gebruikt worden om juist met de binaire uitgangscode 7-segment-displays aan te sturen, waarbij het optellen van pas komt voor de verwerkende electronica erachter.

Oscillator aan boord

Oscillator slaat op de op de chip aanwezige componenten om met slechts enkele externe componenten een oscillator, een klokgenerator te maken. De schakeling met de 555 is niet persé nodig als de ruimte dat niet toelaat.

Schema en onderdelenlijst

IC1 = NE555
IC2 = CD4060
C1 = 1uF (Varieerbaar)
C2 = 100 uF
R1-R2 = 1,5k
R3-R11 = 390 ohm
P1 = 100k lin.
D1 - D9 = LED

---