{"id":4273,"date":"2026-03-03T06:05:00","date_gmt":"2026-03-03T05:05:00","guid":{"rendered":"https:\/\/g7itchme.wordpress.com\/?p=4273"},"modified":"2026-03-03T06:05:00","modified_gmt":"2026-03-03T05:05:00","slug":"der-cd4060-ein-zeitloser-klassiker-der-digitalen-timer-technik","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/technodidact.de\/en\/der-cd4060-ein-zeitloser-klassiker-der-digitalen-timer-technik\/","title":{"rendered":"Der CD4060: Ein zeitloser Klassiker der digitalen Timer-Technik"},"content":{"rendered":"\n

Autor: DerSchneider<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Einleitung<\/h2>\n\n\n\n

Wer in der Elektronik nach einer einfachen, robusten und kosteng\u00fcnstigen M\u00f6glichkeit sucht, aus einem hochfrequenten Takt ein langsames, pr\u00e4zises Zeitsignal zu gewinnen \u2013 oder eine verz\u00f6gerte Schaltung ohne Mikrocontroller aufzubauen \u2013, der st\u00f6\u00dft fr\u00fcher oder sp\u00e4ter auf den CD4060. Dieser integrierte Schaltkreis aus der Familie der CMOS-Logikbausteine hat sich seit seiner Einf\u00fchrung in den 1970er Jahren als eine Art \u201eUniversalwerkzeug\u201c f\u00fcr Timer-, Oszillator- und Frequenzteileraufgaben etabliert. Was auf den ersten Blick wie ein unscheinbarer 16-Pin-DIP-Chip aussieht, entpuppt sich bei n\u00e4herer Betrachtung als durchdachte Kombination aus einem Oszillator und einer 14-stufigen Bin\u00e4rz\u00e4hlerkette. Dieser Artikel beleuchtet die technischen Hintergr\u00fcnde, die historische Entwicklung, die praktischen Anwendungen \u2013 und zeigt, warum der CD4060 trotz des Siegeszugs des Mikrocontrollers noch immer nichts von seiner Faszination verloren hat.<\/p>\n\n\n\n

Historische Einordnung: Die Geburt einer CMOS-Legende<\/h2>\n\n\n\n

Die Geschichte des CD4060 beginnt in den fr\u00fchen 1970er Jahren bei der RCA Corporation (Radio Corporation of America). RCA war einer der Pioniere der CMOS-Technologie (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor), die gegen\u00fcber der damals vorherrschenden TTL-Logik (Transistor-Transistor-Logik) entscheidende Vorteile bot: extrem geringe Leistungsaufnahme, weite Versorgungsspannungsbereiche (3V bis 18V) und hohe St\u00f6rfestigkeit. Der CD4060 geh\u00f6rt zur ber\u00fchmten \u201eCD4000\u201c-Serie, die RCA unter dem Markennamen \u201eCOS\/MOS\u201c (Complementary Symmetry MOS) vermarktete.<\/p>\n\n\n\n

Die Besonderheit des CD4060: Er vereint einen Oszillator mit einem 14-stufigen Bin\u00e4rz\u00e4hler \u2013 eine damals wie heute elegante L\u00f6sung f\u00fcr alle Anwendungen, die eine langsame, aus einem schnellen Takt abgeleitete Zeitbasis ben\u00f6tigen. W\u00e4hrend andere Z\u00e4hlerbausteine (z.\u202fB. CD4020, CD4040) nur die reine Z\u00e4hlerfunktion bieten, enth\u00e4lt der CD4060 bereits die Taktgenerierung on-chip. Das spart externe Komponenten und vereinfacht das Schaltungsdesign enorm.<\/p>\n\n\n\n

In den folgenden Jahrzehnten wurde der CD4060 von unz\u00e4hligen Herstellern \u00fcbernommen \u2013 Texas Instruments, NXP (fr\u00fcher Philips), STMicroelectronics, Fairchild (jetzt Onsemi) und viele andere. Noch heute wird er in gro\u00dfen St\u00fcckzahlen produziert, ein Beweis f\u00fcr sein durchdachtes, zeitloses Design.<\/p>\n\n\n\n

Technische Analyse: Aufbau und Funktionsweise<\/h2>\n\n\n\n

Das Innenleben<\/h3>\n\n\n\n

Der CD4060 besteht aus drei funktionalen Bl\u00f6cken:<\/p>\n\n\n\n

    \n
  1. Oszillator<\/strong>\u00a0\u2013 Entweder als RC-Oszillator (mit zwei Widerst\u00e4nden und einem Kondensator) oder als Quarzoszillator (mit einem Quarz und zwei kleinen Kondensatoren) konfigurierbar. Der Oszillator ist r\u00fcckgekoppelt und arbeitet mit einem Schmitt-Trigger-Eingang, der eine hohe Unempfindlichkeit gegen\u00fcber Signalflankenrauschen bietet.<\/li>\n\n\n\n
  2. 14-stufiger Bin\u00e4rz\u00e4hler<\/strong>\u00a0\u2013 Ein Kettenz\u00e4hler aus 14 hintereinandergeschalteten Flipflops. Jede Stufe teilt die Frequenz des vorherigen Ausgangs durch zwei (Modulo-2-Z\u00e4hler).<\/li>\n\n\n\n
  3. Ausgangspuffer<\/strong>\u00a0\u2013 Die Ausg\u00e4nge Q4 bis Q14 (Q1\u2013Q3 und Q11 sind nicht nach au\u00dfen gef\u00fchrt) k\u00f6nnen direkt LEDs oder andere Logikeing\u00e4nge treiben.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    Die Teilerkette im Detail<\/h3>\n\n\n\n
    Ausgang<\/th>Teilerfaktor 2<\/mn>n<\/mi><\/msup><\/mrow><\/semantics><\/math>2n<\/em><\/th>Teilungsverh\u00e4ltnis<\/th>Beispielzeit bei f<\/mi>T<\/mi>a<\/mi>k<\/mi>t<\/mi><\/mrow><\/msub>=<\/mo>1<\/mn>\u2009<\/mtext>Hz<\/mtext><\/mrow><\/semantics><\/math>f<\/em>T<\/em>ak<\/em>t<\/em>\u200b=1Hz<\/th>Beispielzeit bei f<\/mi>T<\/mi>a<\/mi>k<\/mi>t<\/mi><\/mrow><\/msub>=<\/mo>32.768<\/mn>\u2009<\/mtext>kHz<\/mtext><\/mrow><\/semantics><\/math>f<\/em>T<\/em>ak<\/em>t<\/em>\u200b=32.768kHz (Quarz)<\/th><\/tr><\/thead>
    Q4<\/td>2<\/mn>4<\/mn><\/msup>=<\/mo>16<\/mn><\/mrow><\/semantics><\/math>24=16<\/td>16\u22361<\/td>16\u202fSekunden<\/td>488\u202f\u00b5s<\/td><\/tr>
    Q5<\/td>32<\/td>32\u22361<\/td>32\u202fSekunden<\/td>977\u202f\u00b5s<\/td><\/tr>
    Q6<\/td>64<\/td>64\u22361<\/td>64\u202fSekunden<\/td>1,95\u202fms<\/td><\/tr>
    Q7<\/td>128<\/td>128\u22361<\/td>128\u202fSekunden (2\u202fmin\u202f8\u202fs)<\/td>3,91\u202fms<\/td><\/tr>
    Q8<\/td>256<\/td>256\u22361<\/td>256\u202fSekunden (4\u202fmin\u202f16\u202fs)<\/td>7,81\u202fms<\/td><\/tr>
    Q9<\/td>512<\/td>512\u22361<\/td>512\u202fSekunden (8\u202fmin\u202f32\u202fs)<\/td>15,6\u202fms<\/td><\/tr>
    Q10<\/td>1024<\/td>1024\u22361<\/td>1024\u202fSekunden (17\u202fmin\u202f4\u202fs)<\/td>31,3\u202fms<\/td><\/tr>
    Q12<\/td>4096<\/td>4096\u22361<\/td>4096\u202fSekunden (1\u202fh\u202f8\u202fmin\u202f16\u202fs)<\/td>125\u202fms<\/td><\/tr>
    Q13<\/td>8192<\/td>8192\u22361<\/td>8192\u202fSekunden (2\u202fh\u202f16\u202fmin\u202f32\u202fs)<\/td>250\u202fms<\/td><\/tr>
    Q14<\/td>16384<\/td>16384\u22361<\/td>16384\u202fSekunden (4\u202fh\u202f33\u202fmin\u202f4\u202fs)<\/td>500\u202fms<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

    Anmerkung: Die Ausg\u00e4nge Q11 (Faktor 2048) ist nicht verf\u00fcgbar \u2013 ein Konstruktionsmerkmal, das auf die interne Verschaltung zur\u00fcckgeht.<\/em><\/p>\n\n\n\n

    Eine besondere St\u00e4rke des CD4060 ist der Reset-Eingang (Pin 12)<\/strong>. Legt man dort einen High-Pegel an (Spannung nahe V<\/mi>D<\/mi>D<\/mi><\/mrow><\/msub><\/mrow><\/semantics><\/math>V<\/em>DD<\/em>\u200b), wird der Z\u00e4hler sofort auf Null zur\u00fcckgesetzt. Das erlaubt pr\u00e4zise einstellbare Zeitintervalle: Man beginnt den Z\u00e4hlerlauf mit einem Reset, l\u00e4sst ihn frei laufen, und bei Erreichen eines bestimmten Ausgangspegels (z.\u202fB. Q14) wird eine Aktion ausgel\u00f6st \u2013 gleichzeitig k\u00f6nnte man sich selbst zur\u00fccksetzen, um periodische Signale zu erzeugen.<\/p>\n\n\n\n

    Die Oszillator-Beschaltung<\/h3>\n\n\n\n

    Zwei Grundvarianten sind \u00fcblich:<\/p>\n\n\n\n

    RC-Oszillator<\/strong> (einfach, aber temperaturabh\u00e4ngig)<\/p>\n\n\n\n