Aufgabensammlung. a) Berechnen Sie den Basis- und Kollektorstrom des Transistors T 4. b) Welche Transistoren leiten, welche sperren?

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1 Aufgabensammlung Digitale Grundschaltungen 1. Aufgabe DG Gegeben sei folgende Schaltung. Am Eingang sei eine Spannung von 1,5V als High Pegel und eine Spannung von 2V als Low Pegel definiert. R C = 300Ω; R B = 400kΩ; B = 200; (für alle Transistoren) U ref = -1,75V; a) Berechnen Sie den Basis- und Kollektorstrom des Transistors T 4. Zunächst sei die Eingangsspannung u e1 = -1,5V und u e2 = -2V. b) Welche Transistoren leiten, welche sperren? c) Welchen Wert nimmt die Spannung u x an? d) Berechnen Sie die Ausgangsspannungen ua und u a. e) Ändern sich die Ausgangsspannungen, wenn die Spannung u e1 und u e2 vertauscht werden? Jetzt gilt u e1 = u e2 = -2V. f) Welcher Transistor leitet? g) Berechnen Sie erneut die Ausgangsspannungen ua und u a.

2 h) Welche Gatterfunktion wird realisiert, wenn 1. u a 2. u a als Gatterausgang herangezogen wird? Am Ausgang sei eine Spannung von 0V als High Pegel und eine negative Spannung als Low Pegel definiert.

3 2. Aufgabe DG Gegeben sei folgende Schaltung: Gattereigenschaften: High-Pegel: 5V Low-Pegel: 0V Schaltschwelle: 2,5V; R = 1kΩ; Die Spannung u e habe folgenden zeitlichen Verlauf: a) Wie hoch sind die Spannungen u 1 und u a zum Zeitpunkt t < t 1? (Hinweis: u e = 0V für t << t 1 ) b) Wie groß ist die Spannung u c zum Zeitpunkt t < t 1? c) Welche Werte nehmen u 1 und u a unmittelbar nach dem Zeitpunkt t 1 an? d) Geben Sie die Funktion (abhängig von R, C und t) an, die den Verlauf der Spannung u 1 vom Zeitpunkt t 1 an bis zum Erreichen des Schaltschwelle des Gatters (Zeitpunkt t 2 ) beschreibt. e) Wie ändern sich die Spannungen u 1 und u a kurz nachdem die Spannung u 1 den Schwellwert von 2,5V durchschritten hat? f) Dimensionieren Sie C so, dass die Impulsdauer von u a T p =1µs beträgt.

4 3. Aufgabe DG Gegeben ist die Eingangsschalung eines NAND-Gatters in TTL-Technik. R B = 200kΩ; R C = 1kΩ; R E = 50Ω; B 1 = 75; B 2 = 100; Es gilt u e1 = u e2 = 5V; a) Welche der beiden Basis-Emitterdioden von T 1 leiten? b) Leitet die Basis-Kollektordiode von T 1? Um wie viel ist i B2 größer bzw. kleiner als i B1? c) Wie groß ist i B1? d) Wie groß ist i B2? e) Wie groß ist u B1? f) Wie hoch ist u B2 für u e1 = u e2 = 5V? g) Auf welche Spannung müßte u e1 bzw. u e2 mindestens sinken, damit der Transistor T 1 im Sättigungsbetrieb arbeitet? Leitet dann die entsprechende Basis-Emitterdiode? h) Leitet der Transistor T 2, wenn u e1 und u e2 unter 0,7V sinkt? In welchem Betriebszustand arbeitet dann der Transistor?

5 4. Aufgabe DG a) Zeichnen Sie das Impuls-Zeit-Diagramm eines Synchronzählers, der im Dualcode von 0 13 zählt. Der Zähler soll am Anfang über R=0 rückgesetzt werden. Die Speicherung soll über die negative Flanke des CP erfolgen. b) Ermitteln sie die logische Funktion des Übertrages. c) Zeichnen Sie anhand des obigen Impuls-Zeit-Diagramm die Schaltung des Zählers. Verwenden Sie dabei J-K- Flipflops mit negativer Flankensteuerung. Erzeugen Sie den Übertrag und führen ihn geeignet zurück, dass ein zyklischer Zähler gewährleistet ist.

6 5. Aufgabe DG Gegeben sei folgendes flankengesteuertes D-Flipflop: a) Vervollständigen Sie das Impuls-Zeit-Diagramm!

7 Beantworten Sie die folgenden Fragen allgemein für beliebige Signale für X und CP. b) Ist das Flipflop positiv flankengesteuert oder negativ flankengesteuert? Begründen Sie Ihre Antwort. c) Erklären Sie kurz wie es dem Entwickler des Flipflops gelungen ist aus zwei Zustandsgesteuerten RS-Flipflops, ein flankengesteuertes Flipflop zu erzeugen. d) Ist der Zustand Q 1 immer invers zum Zustand Q 2? Wenn nicht geben Sie an unter welcher Bedingung, dies der Fall ist. e) Ist der Zustand D 1 immer invers zum Zustand D 2? Wenn nicht geben Sie an unter welcher Bedingung, dies der Fall ist.

8 6. Aufgabe DG a) Was versteht man unter den Namen EPROM? b) Erklären Sie kurz den Aufbau des Transistors in einem EPROM. Nennen Sie zusätzlich die physikalischen Effekte, mit denen die Programmierung bzw. Löschung erfolgt. c) Wieso verändert sich bei der Programmierung die Einsatzspanung U Th des MOSFETs? Gegeben sei nun folgendes EPROM: (Der Dezimalcode liegt in positiver Logik vor.)

9 d) Vervollständigen Sie folgende Wertetabelle: x 1 x 0 w y z e) Welche logische Verknüpfung erfüllt Ausgang w? Wie sieht das entsprechende Gattersymbol nach gültiger DIN Norm aus?