Institut für Informatik. Aufgaben zur Klausur Grundlagen der Technische Informatik 1 und 2

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1 NIVESITÄT LEIPZIG Iniu für Informaik Prüfungaufgaben Klauur zur Vorleung WS 2/2 und SS 2 b. Techniche Informaik Prof. Dr. do Kebchull Dr. Paul Herrmann Dr. Han-Joachim Lieke Daum:. Juli 2 hrzei: 8-3 Or: H3 und H9 ufgaben zur Klauur Grundlagen der Techniche Informaik und 2 Name Vorname Marikelnummer Fachrichung Immarikulaionjahr Ergebnie ufgabe ufgabe 2 ufgabe 3 ufgabe 4 Summe max. Punke davon erreich Noe Daum/nerchrif de Korrigierenden: Hinweie: Zeidauer ingeam 2 Minuen Zum Beehen der Klauur ind mindeen 4 Punke erforderlich. Zur Klauur Techniche Informaik und 2 ind keine Hilfmiel erlaub. unahme: Tachenrechner. Dr. H-J Lieke/ni. Leipzig - Verion 2 Daei: KW_MIT_LÖSNG-STDENTEN -. Juni 2 - Seie

2 Teil (. Semeer) ufgabe. Schalverhalen eine L - Hochpae Gegeben i folgende Schalung: Gegeben i folgende Schalung: ) u () V kω L u L () Im nfangzuand i die Spannungquelle auf V. Zum Zeipunk wird die Spannung eingechale. Nach der Zei ha die Spannung u L () den halben Wer. Da Ziel der ufgabe i die Berechnung der Zeikonane und der Widerand de L Hochpae. ufgaben: (Geampunkzahl2 Punke) a) Wie hoch i der Einchalrom ) bei der obigen Schalung? (2 Punke) b) Wie hoch i der Srom I ) bei der obigen Schalung? (2 Punke) c) Welchen Wer ha die Zeikonane, wenn nach µ ein Srom von 3,935 durch die Indukiviä fließ? (4 Punke) d) Wie hoch i der Wer der Indukiviä L? (2 Punke) e) Wie hoch i die Spannung u L () zum Zeipunk µ bei der obigen Schalung? (4 Punke) f) Wie hoch i die Spannung u () zum Zeipunk µ bei der obigen Schalung? (2 Punke) g) Zeichnen Sie die Schalung für einen C-Hochpa mi dem Widerand und einer Kapaziä C. (2 Punke) h) Wie hoch i der Wer der Kapaziä C de C-Hochpae wenn gleiche Verhalen (gleiche Zeikonane) voraugeez wird. (2 Punke) Beache: Zum Zeipunk de Einchalen ell die Indukiviä einen unendlichen großen Widerand dar. Berechnung der Were auf 4 Sellen genau. Formeln: u I L ( ) e mi L C ) e I e L Dr. H-J Lieke/ni. Leipzig - Verion 2 Daei: KW_MIT_LÖSNG-STDENTEN -. Juni 2 - Seie 2

3 ufgabe 2. Kennwere der eihenchalung von Halbleierdioden Gegeben i folgende Schalung: I e 5V 3V I D 4 Kennlinie der eihenchalung Diode und 2 Beide Dioden haben gleiche Were E I D D D2 D + D2 ufgaben: (Geampunkzahl2 Punke) a) Zeichnen Sie die Widerandgerade. (3 Punke) b) Beimmen Sie die Spannung über den Widerand. (3 Punke) c) Beimmen Sie den Srom I durch den Widerand. (3 Punke) d) Berechnen Sie den Widerand. (3 Punke) e) Berechnen Sie den Kurzchlußrom I k. (3 Punke) f) Beimmen und zeichnen Sie die Kennlinien der Einzeldioden. (3 Punke) g) Beimmen Sie den Wer der Spannungen D und D2 an den Einzeldioden. (2 Punke) Bemerkung: Da die Dioden gleiche Were haben überdecken ich die Einzelkennlinien. Der Kurzchlußrom ergib ich, wenn man die Dioden kurzchließ. Formeln: I E + + D + D2 Dr. H-J Lieke/ni. Leipzig - Verion 2 Daei: KW_MIT_LÖSNG-STDENTEN -. Juni 2 - Seie 3

4 Kennlinie der eihenchalung D /D 2 I D V V 2V 3V 4V D Dr. H-J Lieke/ni. Leipzig - Verion 2 Daei: KW_MIT_LÖSNG-STDENTEN -. Juni 2 - Seie 4

5 Teil 2 (2. Semeer) ufgabe 3. ufbau und Funkion eine Muliplexer Ein Muliplexer chale mi Hilfe von Seuereingängen einen von mehreren Daeneingängen auf den ugang durch. E i da Schalymbol eine 4: Muliplexer gegeben. E enhäl 2 Seuereingänge S, S und 4 Daeneingänge D, D, D2, D3. Der ugang de Muliplexer i Y. S S D D D2 D3 MX 4 : Y a) Enwerfen Sie da Schalnez de 4: Muliplexer (Seuer- und Daeneingänge ind ND-verknüpf). b) Geben Sie die Wereabelle de Muliplexer an. c) Ermieln Sie au der Wereabelle die Schalfunkion Y f(s, S, D, D, D2, D3) mi Hilfe der DNF. d) Worin beeh der generelle nerchied zwichen einem Muliplexer und einem Demuliplexer? Dr. H-J Lieke/ni. Leipzig - Verion 2 Daei: KW_MIT_LÖSNG-STDENTEN -. Juni 2 - Seie 5

6 ufgabe 4. ufbau und Funkion eine Schieberegier Die Schalung eine rückgekoppelen Schieberegier i gegeben. Sie enhäl 4 D-Flipflop (FF...FF3), die o verchale ind, da die High-Informaion von link nach rech in der Schalung und wieder an den nfang (FF3) gechoben wird, olange der Tak an den Clock-Eingängen der 4 Flipflop anlieg. Vorauezung: Der ugang Q3 ha vor dem. Takimpul High-Pegel, die relichen Flipflop ind auf Low-Pegel! Schalung: a) Skizzieren Sie die Signal-Diagramme für die 4 ugänge Q, Q, Q2, Q3 in bhängigkei von den eren 8 Takimpulen. b) Geben Sie die Wereabelle für die 4 ugänge Q... Q3 und die eren 8 Takimpule an (eihenfolge der Spalen in der Tabelle: Q3, Q2, Q, Q, Takimpule (,,...7) ). c) Wie ieh da enprechende Zuand-Diagramm für da Schieberegier au? d) Wie groß i die Frequenz der Signalfolgen an den ugängen Q... Q3 im Verhälni zur Takfrequenz? Dr. H-J Lieke/ni. Leipzig - Verion 2 Daei: KW_MIT_LÖSNG-STDENTEN -. Juni 2 - Seie 6

7 Löung:. ufgabe Schalverhalen eine L - Hochpae ufgaben: (Geampunkzahl2 Punke) a) Wie hoch i der Einchalrom ) bei der obigen Schalung? (2 Punke) ) e für gil : ) e ( ) b) Wie hoch i der Srom I ) bei der obigen Schalung? (2 Punke) ) e für gil : darau folg : lim e ) ( ) V V ) kω 3 V c) Welchen Wer ha die Zeikonane, wenn nach µ ein Srom von 3,935 durch die Indukiviä fließ? (4 Punke) 3 ) e e ) ) e ) ln ) e ln ) µ µ µ kω 3 V ln 3,935 ln 3,935 V 3 ln 3,935 V µ µ µ 2µ ln,5 [,3935] ln[,665] Dr. H-J Lieke/ni. Leipzig - Verion 2 Daei: KW_MIT_LÖSNG-STDENTEN -. Juni 2 - Seie 7

8 d) Wie hoch i der Wer der Indukiviä L? (2 Punke) L L L 2µ kω V 2 3 V 2H e) Wie hoch i die Spannung u L() zum Zeipunk µ bei der obigen Schalung? (4 Punke) u L ( ) e u L (µ ) V e µ 2µ V e 2 V e,5 V,665 6,65V f) Wie hoch i die Spannung u () zum Zeipunk µ bei der obigen Schalung? (2 Punke) u ( ) + u L ( ) u ( ) u L ( ) u (µ ) V 6,65V 39,35V g) Zeichnen Sie die Schalung für einen C-Hochpa mi dem Widerand und einer Kapaziä C. (2 Punke) + C - h) Wie hoch i der Wer der Kapaziä C de C-Hochpae wenn gleiche Verhalen (gleiche Zeikonane) voraugeez wird. (2 Punke) C L C 6 2µ 2 9 C 2 kω 3 V V 2nF Dr. H-J Lieke/ni. Leipzig - Verion 2 Daei: KW_MIT_LÖSNG-STDENTEN -. Juni 2 - Seie 8

9 2. ufgabe Kennwere der eihenchalung von Halbleierdioden ufgaben: (Geampunkzahl2 Punke) a) Zeichnen Sie die Widerandgerade. (3 Punke) Siehe Zeichnung grüne Linie 2 Punke : 2 B 5V / I 3V / I 2 I D 4 b) Beimmen Sie die Spannung über den Widerand. (3 Punke). Mehode: über Zeichnung 2V 2. Mehode: Berechnung 5V 3V E 2 V c) Beimmen Sie den Srom I durch den Widerand. (3 Punke) über Zeichnung: I I D 4 d) Berechnen Sie den Widerand. (3 Punke) 2V 2V 5Ω 3 I 4 4 e) Berechnen Sie den Kurzchlußrom I k. (3 Punke) E 5V I K, 5Ω f) Beimmen und zeichnen Sie die Kennlinien der Einzeldioden. (3 Punke) Siehe Zeichnung roe Linie Halbierung der Spannungen der Erazkennlinie der eihenchalung der Dioden für alle Sröme. g) Beimmen Sie den Wer der Spannungen D und D2 an den Einzeldioden. (2 Punke) Siehe Zeichnung violee Linie D D2,5V mi I I D I D I D2 4 Da durch al auch durch die Dioden der gleiche Srom fließ, kann man die Spannungen bei I D ableen. Dr. H-J Lieke/ni. Leipzig - Verion 2 Daei: KW_MIT_LÖSNG-STDENTEN -. Juni 2 - Seie 9

10 D /D 2 eihenchalung D /D 2 I D 6 Einzelkennlinien der Dioden (überlappend) 5 Erazkennlinie der eihenchalung der Dioden 4 I I D I D I D2 3 Widerandgerade 2 D D2 V V 2V 3V 4V D Dr. H-J Lieke/ni. Leipzig - Verion 2 Daei: KW_MIT_LÖSNG-STDENTEN -. Juni 2 - Seie

11 3. ufgabe ufbau und Funkion eine Muliplexer ufgaben: (Geampunkzahl2 Punke) a) Enwerfen Sie da Schalnez de 4: Muliplexer (Seuer- und Daeneingänge ind ND-verknüpf). (5 Punke) b) Geben Sie die Wereabelle de Muliplexer an. (5 Punke) S S Y D D D2 D3 c) Ermieln Sie au der Wereabelle die Schalfunkion Y f(s, S, D, D, D2, D3) mi Hilfe der DNF. (5 Punke) Y [ S S D] [ S S D] [ S S D2] [ S S D3] d) Worin beeh der generelle nerchied zwichen einem Muliplexer und einem Demuliplexer? (5 Punke) Ein Muliplexer i ein auwählende Schalnez. Die Seuereingänge chalen einen der Daeneingänge auf den ugang durch. Dagegen i der De-Muliplexer ein vereilende Schalnez. Die Seuereingänge chalen einen Daeneingang auf einen von mehreren ugängen. Dr. H-J Lieke/ni. Leipzig - Verion 2 Daei: KW_MIT_LÖSNG-STDENTEN -. Juni 2 - Seie

12 4. ufgabe ufbau und Funkion eine Schieberegier ufgaben: (Geampunkzahl2 Punke) a) Skizzieren Sie die Signal-Diagramme für die 4 ugänge Q, Q, Q2, Q3 in bhängigkei von den eren 8 Takimpulen. (5 Punke) Tak Q3 Q2 Q Q b) Geben Sie die Wereabelle für die 4 ugänge Q... Q3 und die eren 8 Takimpule an (eihenfolge der Spalen in der Tabelle: Q3, Q2, Q, Q, Takimpule (,,...7) ). (5 Punke) Q3 Q2 Q Q Tak Dr. H-J Lieke/ni. Leipzig - Verion 2 Daei: KW_MIT_LÖSNG-STDENTEN -. Juni 2 - Seie 2

13 c) Wie ieh da enprechende Zuand-Diagramm für da Schieberegier au? (5 Punke) G G G2 G3 Tak./5. Tak./4./8. Tak 2./6. Tak 3./7. Tak d) Wie groß i die Frequenz der Signalfolgen an den ugängen Q... Q3 im Verhälni zur Takfrequenz? (5 Punke) Die Frequenz der Signalfolgen an den ugängen Q...Q3 beräg genau /4 der Takfrequenz Dr. H-J Lieke/ni. Leipzig - Verion 2 Daei: KW_MIT_LÖSNG-STDENTEN -. Juni 2 - Seie 3