6. Basissysteme -NAND -NOR -ANF

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1 Digitale Digitale Schaltungstechnik Schaltungstechnik. Definition und Klassifikation digitaler Systeme -Einordnung digitaler Systeme -Einordnung digitaler Signale -Automatenmodell -Vereinbarungen ( Variable, Buchstabe, Wort) 2. Einführung in die Kombinatorik Eigenschaften von Schaltfunktionen - Buchstabenabbildungen - Elementare Operationen - Boolesche Algebra - Codes und Zahlensysteme - Positionssysteme 3. Analytische Beschreibung.....kombinatorischer Netzwerke - Axiome der Booleschen Algebra - Funktionseigenschaften - Normalformen 4. Minimierung von Schaltfunktionen - Identische Abbildungen - Kürzungsregeln - Karnaughplan - Quine & Mc Kluskey 5. Einführung in das Praktikum - Grundlagen der VHDL- Syntax - XPLA Designer - Logiksimulation 6. Basissysteme -NAND -NOR -ANF 7. Synthese von Funktionsbündeln -Logikplan - Relaisplan - Funktionsbündel durch ROM - Strukturen programmierbarer Schaltkreise 8. Logikanalyse - Auswertung von Stromlauf- und Logikplänen - Dynamische Analyse - statische und dynamische Hasards 9. Freie Rückführkreise - Stabilität - Grund-Flip-Flop - Beschreibung von FF s - charakteristische Gleichungen - Zustandsgrafen - Tabelle 0. Standardschaltungen - getriggerte Zähler - Umlaufregister - AD- DA- Wandler. Automatentheorie - Definitionen - Beschreibungsformen - Typen- und ihre Eigenschaften 2. Automatentypenumwandlumg -Moore Mealy -Mealy Moore 3. Zustandsreduktion - Zeilenverschmelzung - Minimierung der Übergänge - Hohn & Aufenkamp - Paull Unger 4. Ablaufsteuerungen - Automatenbeschreibung - Speicherfestlegung - Schaltbelegungstabelle - Kürzung der Schaltfunktionen - Simulation -Test 5. Digitale Schaltungstechnik - Motivation und Einführung - Grundlagen - Schaltkreisfamilien - DA / AD - Wandler HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch Prof.Dr.-Ing.habil.H.Pfahlbusch Sept. 2003

2 Vorstellung Vorstellung des des Lehrkörpers Lehrkörpers 5. Einführung in die Schaltungstechnik / Automaten- Digitale Schaltungstechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Prof.Dr.-Ing.habil. Holger HolgerPfahlbusch Walter-Bruch-Bau Walter-Bruch-Bau06 06 Tel: Tel: URL: URL: Dipl.-Ing.Peter Dipl.-Ing.Peter Koblitz Koblitz Praktikum Praktikum für fürct0 Walter-Bruch-Bau Walter-Bruch-Bau03 03 Digitale Digitale Schaltungstechnik Schaltungstechnik Tel: Tel: Dr.-Ing. Dr.-Ing. Jörg Jörg Krupke Krupke Praktikum Praktikum Walter-Bruch-Bau Walter-Bruch-Bau05/6 05/6 Digitale DigitaleSysteme Tel: Tel: HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch

3 Literaturhinweise Literaturhinweise 5. Einführung in die Schaltungstechnik Stürz, Cimander: Digitale Automaten Verlag Technik Berlin Bochmann, Posthoff: Binäre dynamische Systeme Akademieverlag Berlin Wunsch, Schreiber: Verlag Technik Berlin Reinert Entwurf und Diagnose kom- Verlag Technik Berlin plexer digitaler Systeme Zander: Logischer Entwurf binärer Verlag Technik Berlin Systeme Seifart: Digitale Schaltungen und Verlag Technik Berlin Schaltkreise Krapp: Digitale Automaten Verlag Technik Berlin Ramming: Systematischer Entwurf B.G.Teubner- Stuttgart digitaler Systeme Verlag Ameling: Digitalrechner- Grundlagen Vieweg- Verlag Braunschweig/ Wiesbaden Borucki: Digitaltechnik B.G.Teubner- Stuttgart Verlag Marwedel Synthese und Simulation Carl Hanser - Verl. München/ von VLSI-Systemen Verlag Wien HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 2

4 Zur Zur Person Person Prof. Prof. Pfahlbusch Pfahlbusch 5. Einführung in die Schaltungstechnik 966- Handwerksmeister Studium an der Ingenieurschule Mittweida Ingenieurarbeit: "Aufbau und Erprobung eines drahtlosen Mikrophons Aufnahme der Tätigkeit an der Ingenieurschule Mittweida Fernstudium: Hochschulingenieur Abschlußarbeit: "Rechnergestütztes Kürzungsverfahren für Schaltfunktionen auf dem Kleinrechner D4a (C8205)" Forschungsaufgabe "Organisation universeller Assoziativspeicher" 972 Diplomarbeit: "Indikationsauflösung in Assoziativspeichern" 974- Promotion A zum Doktoringenieur: Assoziativspeichergesteuerte Vermittlungszentrale für digitale Datenteilnehmer 200 Bit/s Teilthemenleitung der Forschungsgruppe Nebenstellenvermittlungstechnik, Teilgebiet Steuerungen Leitung der Forschungsgruppe Nebenstellenvermittlungstechnik Industrietätigkeit im VEB Stern-Radio Rochlitz Erarbeiten der Dissertation zur Promotion B "Ein Beitrag zur Synthese digitaler Automaten auf der Basis von Kleincomputern" HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 3

5 Zur Zur Person Person Prof. Prof. Pfahlbusch Pfahlbusch 5. Einführung in die Schaltungstechnik 988- Verteidigung der Dissertation zum Dr.sc.techn. an der Technischen 988- Verteidigung der Dissertation zum Dr.sc.techn. an der Technischen Universität Karl-Marx-Stadt (Chemnitz) Universität Karl-Marx-Stadt (Chemnitz) Lehr-und Forschungstätigkeit im Range eines Oberassistenten an der Lehr-und Forschungstätigkeit im Range eines Oberassistenten an der Ingenieurhochschule Mittweida, Sektion Informationselektronik, Ingenieurhochschule Mittweida, Sektion Informationselektronik, Lehrstuhl /Automaten Lehrstuhl /Automaten Lehre: Vorlesungen, Seminare und Praktika im Fach "" Lehre: Vorlesungen, Seminare und Praktika im Fach "" Forschung: Mitarbeit in der Forschungsgruppe Telekommunikation Forschung: Mitarbeit in der Forschungsgruppe Telekommunikation Spezialaufgabe: Spezifikation anwenderprogrammierbarer Schaltkreise Spezialaufgabe: Spezifikation anwenderprogrammierbarer Schaltkreise 99- Sprecher der Gründungskommission des FB Elektrotechnik 99- Sprecher der Gründungskommission des FB Elektrotechnik Verleihung des Titels Dr.-Ing.habil. durch die Technische Universität Verleihung des Titels Dr.-Ing.habil. durch die Technische Universität Chemnitz Chemnitz 992- Berufung in die Gründungskommission der HTW Mittweida 992- Berufung in die Gründungskommission der HTW Mittweida Ernennung zum Gründungsdekan des FB Elektrotechnik/Elektronik Ernennung zum Gründungsdekan des FB Elektrotechnik/Elektronik Berufung zum Professor für Elektrotechnik/Digitaltechnik Berufung zum Professor für Elektrotechnik/Digitaltechnik Landessprecher Sachsens des Fachbereichstages Elektrotechnik Landessprecher Sachsens des Fachbereichstages Elektrotechnik 993- Neufassung der Studienordnungen Elektrotechnik 993- Neufassung der Studienordnungen Elektrotechnik 994- Erarbeitung der Studienordnung des Studienganges Medientechnik 994- Erarbeitung der Studienordnung des Studienganges Medientechnik - Immatrikulation der ersten 46 Studenten des Studienganges Medientechnik - Immatrikulation der ersten 46 Studenten des Studienganges Medientechnik 995- Wahl zum Dekan des Fachbereiches Elektrotechnik der HTW Mittweida 995- Wahl zum Dekan des Fachbereiches Elektrotechnik der HTW Mittweida Gründung der Laboratorien des Hörfunk-, Fernseh- und Multimediabereiches Gründung der Laboratorien des Hörfunk-, Fernseh- und Multimediabereiches Mitglied der Fachkommission Elektrotechnik / Informationstechnik des ASII Mitglied der Fachkommission Elektrotechnik / Informationstechnik des ASII HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 4

6 Warum Warum Digitaltechnik Digitaltechnik 5. Einführung in die Schaltungstechnik 0 sec Werbespot Werbespot für für den den Studiengang Studiengang Medientechnik Medientechnik Februar Februar sec 500*0-6 sec 2,2*0-5 sec HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 5

7 Digitalisiertes DigitalisiertesNf- Nf-Signal (f (f T T 44,KHz) 44,KHz) 5. Einführung in die Schaltungstechnik,55V ,67µs ^ 44, KHz 0,8 *,55V,24V Stereo 44, KHz --> BYTE/sec Bit/sec Mono 44, KHz --> BYTE/sec Bit/sec Vorzeichen,55V / 25 0,0305 mv HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 6

8 MPEG MPEG Audio AudioLayer II II 5. Einführung in die Schaltungstechnik 92 kbit/sec HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 7

9 Digitalisiertes DigitalisiertesNf- Nf-Signal (ft (ft 8 KHz) KHz) PCM PCM 5. Einführung in die Schaltungstechnik 0.8 0,8 *,55V,24V Sektornummer , 0 Vorzeichen Mono 8 KHz --> Bit/sec BYTE / min Sektor Segment Maske PCM- Wort HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 8

10 Mona Mona Lisa Lisa 5. Einführung in die Schaltungstechnik 4,57 43 Pixel 4395,6 mm Pixel ca. 8 Pixel/mm 2 9,88cm 280 Pixel HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 9

11 Mona Mona Lisa Lisa 5. Einführung in die Schaltungstechnik HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 0

12 Mona Mona Lisa Lisa 5. Einführung in die Schaltungstechnik HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch

13 RGB-Darstellung RGB-Darstellung 5. Einführung in die Schaltungstechnik mm R 75 G 28 B 64 Jedes JedesPixel wird wirddurch durch 3 Farbwerte Farbwerteund und die die Position Position beschrieben. beschrieben. HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 2

14 Technisches Technisches Nachrichtensystem 5. Einführung in die Schaltungstechnik Wandler technisches Nachrichtensystem Wandler Schaltkreise Schallenergie Schallenergie Elektroenergie Elektroenergie Elektroenergie Elektroenergie Schallenergie Schallenergie HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 3

15 Elektrische Elektrische Kenngrößen Kenngrößen I I V cc 5. Einführung in die Schaltungstechnik U O /V ma Betriebsspannung Eingänge I O I o /ma Ausgangskennlinie bei Ausgangskennlinie H am Ausgang bei H am Ausgang v U I Ausgänge Ein- / Ausgänge Bezugspegel ma U O v I I /ma U o /V U O U I I o /ma Umschaltpunkt Eingangskennlinie Eingangskennlinie U I /V Transferkennlinie Transferkennlinie U O /V U O /V Ausgangskennlinie bei Ausgangskennlinie L am Ausgang bei L am Ausgang HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 4

16 Elektrische Elektrischeund und logische logische Pegel Pegel 5. Einführung in die Schaltungstechnik Eingang Eingang Schaltkreis Ausgang Ausgang High High U/V 5,0V U/V 5,0V H H Low Low L L 2,0V 0,8V Undefinierter Undefinierter Bereich Bereich 2,4V 0,4V -U/V -U/V 0 0 Menge der Eingangszustände Automat Logische Zuordnung Menge der Ausgangszustände HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 5

17 Systemdefinition Systemdefinition 5. Einführung in die Schaltungstechnik Eingangsgrößen X System Systemgrößen Z Ausgangsgrößen Y X Menge der möglichen Eingangszustände Z (X x Z) Menge der möglichen inneren Zustände aktueller Zustand Folgezustan d λ Ausgangsfunktion Y Menge der möglichen Ausgangszustände (X x Z) δ Überführungsfunktion HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 6

18 Variable- Variable-Buchstabe- Buchstabe-Wort 5. Einführung in die Schaltungstechnik System x n- x i n l z k z l- m y j y m- x 2 z 2 y 2 x z y x 0 z 0 y 0 x i Eingangsvariable Index i n Stück z k Zustandsvariable Index k l Stück y j Ausgangsvariable Index j m Stück Variablen kann man sich als Leitungen oder Kanäle im physikalischen Sinn vorstellen HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 7

19 Codierungen Codierungen 5. Einführung in die Schaltungstechnik X System Jedem möglichen und und sinnvollen Wert wird wird ein ein Punkt zugeordnet Code Man Man unterscheidet.. Eingangscode (inneren) Zustandscode Ausgangscode X Menge der möglichen Eingangszustände HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 8

20 Variable- Variable-Buchstabe- Buchstabe-Wort 5. Einführung in die Schaltungstechnik Variablen Buchstaben x 2 x x 0 x A A + 8 A + 2 A B x x 0 + 5,5 V + 2 V + 0,8 V 0 α -2 A - 0,6 bar 3 X X 2 System X X 0 X 3 X 6 x 2 x x 0 A 0 α X 0 A 0 β X A α X 2 A β X 3 B 0 α X 4 B 0 β X 5 B α X 6 B β X 7 C 0 α X 8 C 0 β X 9 C α X 0 C β X C -8 A - 2,4 bar - 2 A - 5,5 bar β X 4 X 9 X 7 X 8 X X 0 X 5 Toleranzschwellen Toleranzschwellen der der Menge Menge der der möglichen möglichen (Eingangs)Signale (Eingangs)Signale auf auf den den Variablen Variablen Eingangszustände Eingangszustände card ( X ) 3 * 2 * 2 2 Anzahl Anzahl der der möglichen möglichen Buchstaben Buchstaben K i i Az Az (( X )) n - i 0 K i i Wertigkeit Wertigkeit der der Variablen Variablen X i i HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 9

21 Variable Variable --Buchstabe Buchstabe --Wort Wort 5. Einführung in die Schaltungstechnik X X 2 X 4 X 9 X 3 X 7 X X 0 X 6 X 8 Festlegung Festlegung :: :: man man akzeptiert akzeptiert nur nur diskrete diskrete Zeitpunkte Zeitpunkte t 0 t t n- t n t n+ X X 0 X 5 Menge Menge der der möglichen möglichen Eingangszustände Eingangszustände Zeit Eine Eine Folge Folge von von erlaubten, erlaubten, im im Zeitraster Zeitraster notierten notierten Buchstaben Buchstaben ist ist ein ein Wort Wort.. ~ X ~ Z ~ Y c b a X Z Y Y X Z Y 4 X Z 5 4 Y 7 X Z 2 2 Y 8 X Z Y 9 2 X Y 5 Z X Y 3 5 Z X 0 Y 0 3 Z X 3 0 Z 0 Eingangswort Zustandswort Ausgangswort HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 20

22 Das Das Automatenmodell Automatenmodell 5. Einführung in die Schaltungstechnik X Menge der möglichen Eingangszustände Z (X x Z) Menge der möglichen inneren Zustände aktueller Zustand Folgezustan d λ Ausgangsfunktion Y Menge der möglichen Ausgangszustände (X x Z) δ Überführungsfunktion X δ Z* Speicher Z λ Überführungszuordner Ausgangszuordner Y Z* Z* Folgezustand Folgezustand Z Z Aktueller Aktueller Zustand Zustand Mit Mit jeder jeder aktiven aktiven Taktschaltflanke Taktschaltflanke übernimmt übernimmt der der Speicher Speicher den den Zustand Zustand an an Z*. Z*. Takt Löschen Löschen Löschen erzeugt erzeugt einen einen definierten definierten Anfangszustand. Anfangszustand. HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 2

23 Die Die Automatentabelle Automatentabelle 5. Einführung in die Schaltungstechnik X δ Überführungszuordner Z* Speicher Z Y X Z (X x Z) aktueller Zustand λ Ausgangszuordner Folgezustand λ Ausgangsfunktion Y Takt Löschen δ (X x Z) Überführungsfunktion δ / λ X X. X. X Z Z Z... δ( X, Z ) / λ( X, Z ).. Z 0 0 i n- j i j i j m HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 22

24 Arbeitsblatt Arbeitsblatt Mausefalle Mausefalle 5. Einführung in die Schaltungstechnik X 0 X Eingangskodierung Maus Y 0 Y Ausgangskodierung Kodierung der inneren Zustände Feder Speck Z 0 Z Z 2 Z 3 δ X 0 X Z 0 Z Z 2 Z 3 λ X 0 X Z 0 Z Z 2 Z 3 HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 23

25 Mausefalle Mausefalle 5. Einführung in die Schaltungstechnik X 0 X Eingangskodierung Keine Maus am Eingang Maus am Eingang Maus Y 0 Y Ausgangskodierung keine Maus gefangen Maus gefangen Kodierung der inneren Zustände Feder Speck Z 0 entspannt fehlt Z entspannt vorhanden Z 2 gespannt fehlt Z 3 gespannt vorhanden δ X 0 X Z 0 Z 0 Z 0 Z Z Z 0 Z 2 Z 2 Z 2 Z 3 Z 3 Z 0 Z 0 λ X 0 X Z 0 Y 0 Y 0 Z Y 0 Y 0 Z 2 Y 0 Y 0 Z 3 Y 0 Y Z Y HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 24

26 Der Der Zustandsgraph Zustandsgraph (Mealy) (Mealy) 5. Einführung in die Schaltungstechnik δ / λ X X. X. X Zj... δ (X. i,z j ) / λ (X i,z j ) Z Z Z 0 m- 0 i n X n d n / Yd Z a n Kante Mausefalle Z 0 X 0 /Y 0 X /Y 0 X n a / Ya n X n b n / Yb X n c n / Yc δ/λ X 0 X Z 0 Z 0 /Y 0 Z 0 / Y 0 X /Y 0 X 0 /Y 0 Z 2 X /Y 0 Z X 0 /Y 0 Z b n+ Z c n+ Z d n+ Z Z / Y 0 Z 0 / Y 0 X /Y Z 2 Z 2 / Y 0 Z 2 / Y 0 Z 3 Z 3 / Y 0 Z 0 / Y Z 3 X 0 /Y 0 Knoten HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 25

27 Der Der Zustandsgraph Zustandsgraph (Moore) (Moore) 5. Einführung in die Schaltungstechnik X d n Z an /Y k δ X0 X. X i. Z Z Z... δ ( X, Z ).. Z j i j m-.... X n µ... Y k... X a n Z cn /Y p X b n Z bn /Y q X c n Kante Z dn /Y r Knoten HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 26

28 Baum Baum 5. Einführung in die Schaltungstechnik X 0 X Z 0 Takt 0 /Y /Y Z Z 2 Takt /Y /Y /Y /Y Z 3 Z 4 Z 5 Z 6 Takt 2 /Y /Y /Y /Y /Y /Y /Y /Y Z 7 Z 8 Z 9 Z 0 Z Z 2 Z 3 Z 4 Takt 3 /Y /Y /Y /Y /Y /Y /Y /Y /Y /Y /Y /Y /Y /Y /Y /Y HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 27

29 Band Band 5. Einführung in die Schaltungstechnik X n Z n Z n+ Y n Z 0 X 0 /Y 0 X /Y 0 Mausefalle X 0 X 0 X X 0 X X 0 X 0 X 0 X X 0 X 0 X 0 X 0 Z 3 Z 3 Z 3 Z 0 Z 0 Z 0 Z 0 Z 0 Z 0 Z 0 Z 0 Z 0 Z 0 Z 0 X /Y 0 Y 0 Y 0 Y Y 0 Y 0 Y 0 Y 0 Y 0 Y 0 Y 0 Y 0 Y 0 Y 0 X 0 /Y 0 Z 2 X /Y 0 Z X /Y X 0 /Y 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X X 0 X 0 X 0 X X 0 X 0 X 0 X 0 Z Z Z Z Z Z 0 Z 0 Z 0 Z 0 Z 0 Z 0 Z 0 Z 0 Z 0 Z 3 X 0 /Y 0 Y 0 Y 0 Y 0 Y 0 Y 0 Y 0 Y 0 Y 0 Y 0 Y 0 Y 0 Y 0 Y 0 HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 28

30 Zustandsübergangsgleichungen 5. Einführung in die Schaltungstechnik STATE_DIAGRAM STATE_DIAGRAM [ [ ]; ]; X i /Y m Z a X j /Y n Z b X k /Y o Z c STATE STATE [ [ Z Z ]: ]: IF IF (xx0) (xx0) THEN THEN [ [ Z Z ] ] WITH WITH [ [ Y Y ] ] ; ; IF IF (xx) (xx) THEN THEN [ [ Z Z ] ] WITH WITH [ [ Y Y ] ] ; ; ELSE ELSE [ [ ]; ]; STATE_DIAGRAM STATE_DIAGRAM z z STATE STATE Z0: Z0: yy0; yy0; IF IF (xxg) (xxg) THEN THEN Z0; Z0; Z 0 X 0 /Y 0 X /Y 0 X /Y 0 STATE STATE Z: Z: yy0; yy0; IF IF (xx0) (xx0) THEN THEN Z; Z; IF IF (xx) (xx) THEN THEN Z0; Z0; X 0 /Y 0 Z 2 X /Y 0 Z X /Y X 0 /Y 0 STATE STATE Z2: Z2: yy0; yy0; IF IF (xxg) (xxg) THEN THEN Z2; Z2; Z 3 X 0 /Y 0 STATE STATE Z3: Z3: IF IF (xx0) (xx0) THEN THEN Z3 Z3 WITH WITH yy0; yy0; IF IF (xx) (xx) THEN THEN Z0 Z0 WITH WITH yy; yy; HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 29

31 Mausetot.phd Mausetot.phd 5. Einführung in die Schaltungstechnik MODULE Mausetot MODULE Mausetot TITLE Mausefalle ' TITLE Mausefalle ' DECLARATIONS DECLARATIONS Initfeder, Initspeck Pin; Initfeder, Initspeck Pin; Maus, Takt PIN; Maus, Takt PIN; Halali PIN ISTYPE 'com'; Halali PIN ISTYPE 'com'; Feder,Speck NODE ISTYPE 'reg'; Feder,Speck NODE ISTYPE 'reg'; x [Maus]; x [Maus]; X0 [0]; X0 [0]; X []; X []; XG [.X.]; XG [.X.]; z z [Feder,Speck]; [Feder,Speck]; Z0 [0,0]; Z0 [0,0]; Z [0,]; Z [0,]; Z2 [,0]; Z2 [,0]; Z3 [,]; Z3 [,]; y [Halali]; y [Halali]; Y0 [0]; Y0 [0]; Y []; Y []; EQUATIONS EQUATIONS Speck.clk Takt; Speck.clk Takt; Feder.clk Takt; Feder.clk Takt; Speck.aset Initspeck; Speck.aset Initspeck; Feder.aset Initfeder; Feder.aset Initfeder; STATE_DIAGRAM z STATE_DIAGRAM z STATE Z0: yy0; IF (xxg) THEN Z0; STATE Z0: yy0; IF (xxg) THEN Z0; STATE Z: yy0; IF (xx0) THEN Z; STATE Z: yy0; IF (xx0) THEN Z; IF (xx) THEN Z0; IF (xx) THEN Z0; STATE Z2: yy0; IF (xxg) THEN Z2; STATE Z2: yy0; IF (xxg) THEN Z2; STATE Z3: IF (xx0) THEN Z3 WITH yy0; STATE Z3: IF (xx0) THEN Z3 WITH yy0; IF (xx) THEN Z0 WITH yy; IF (xx) THEN Z0 WITH yy; END END HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 30

32 Mausetot.ph Mausetot.ph 5. Einführung in die Schaltungstechnik " " XPLAOPT XPLAOPT Version Version " " Created Created on on Wed Wed Mar Mar :4:40 07:4: " " 3 3 Mcells, Mcells, 0 0 PLApts, PLApts, 3 3 PALpts, PALpts, Levels Levels " " XPLAOPT XPLAOPT -run -run s s -i -i mausetot.phd mausetot.phd -it -it phd phd -o -o mausetot.pla mausetot.pla -ot -ot tt2 tt2 -dev -dev " " pz3032-8a44 pz3032-8a44 -log -log mausetot.dox mausetot.dox -reg -reg -fi -fi th -th 2 2 -effort -effort f f -net -net -rsp -rsp xplaopt.rsp xplaopt.rsp MODULE MODULE Mausetot Mausetot TITLE TITLE 'Mausefalle 'Mausefalle aus aus Einführungsvorlesung' Einführungsvorlesung' Halali Halali pin pin ; ; " " pt. pt. Initfeder Initfeder pin pin ; ; Initspeck Initspeck pin pin ; ; Maus Maus pin pin ; ; Takt Takt pin pin ; ; Feder Feder node node ; ; " " pt. pt. Speck Speck node; node; " " pt. pt. EQUATIONS EQUATIONS Feder.AP Feder.AP Initfeder; Initfeder; Feder.CLK Feder.CLK Takt; Takt; Feder.T Feder.T Speck.Q Speck.Q & & Feder.Q Feder.Q & & Maus; Maus; Halali Halali Speck.Q Speck.Q & & Feder.Q Feder.Q & & Maus; Maus; Speck.AP Speck.AP Initspeck; Initspeck; Speck.CLK Speck.CLK Takt; Takt; Speck.D Speck.D Speck.Q Speck.Q & &!Maus;!Maus; END END HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 3

33 Auswertung Auswertung des des ph-files ph-files 5. Einführung in die Schaltungstechnik DECLARATIONS DECLARATIONS Halali Halali pin pin ; ; Initfeder Initfeder pin pin ; ; Initspeck Initspeck pin pin ; ; Maus Maus pin pin ; ; Takt Takt pin pin ; ; Feder Feder node node ; ; Speck Speck node node ; ; EQUATIONS EQUATIONS Feder.AP Feder.AP Initfeder; Initfeder; Feder.CLK Feder.CLK Takt; Takt; Feder.T Feder.T Speck.Q Speck.Q & & Feder.Q Feder.Q & & Maus; Maus; END END Halali Halali Speck.Q Speck.Q & & Feder.Q Feder.Q & & Maus; Maus; Speck.AP Speck.AP Initspeck; Initspeck; Speck.CLK Speck.CLK Takt; Takt; Speck.D Speck.D Speck.Q Speck.Q & &!Maus;!Maus; HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 32

34 Mausetot.scl Mausetot.scl * E:\XPLA-Work\VO_XPLA_\maus.scl * E:\XPLA-Work\VO_XPLA_\maus.scl * Wed Mar 08 08:9: * Wed Mar 08 08:9: * XPLA-Sim (2.d) * XPLA-Sim (2.d) * These Are The Bus Definitions * These Are The Bus Definitions DEFBUS ZUSTAND (FEDER, SPECK) DEFBUS ZUSTAND (FEDER, SPECK) * These Signals Will Be Viewable After Running The Simulator * These Signals Will Be Viewable After Running The Simulator P INITFEDER, INITSPECK, TAKT, MAUS, ZUSTAND, HALALI P INITFEDER, INITSPECK, TAKT, MAUS, ZUSTAND, HALALI * These Are The Initializations. * These Are The Initializations. IT 0 (GND, VCC) IT 0 (GND, VCC) * These Are The Signal Transitions For The Simulation * These Are The Signal Transitions For The Simulation S 0 ( 500, 000, ETC) TAKT S 0 ( 500, 000, ETC) TAKT S 0 (38,42 ) INITFEDER S 0 (38,42 ) INITFEDER S 0 (2058,264 ) INITSPECK S 0 (2058,264 ) INITSPECK S 0 (3794,5706 ) MAUS S 0 (3794,5706 ) MAUS SU TIME * SU TIME * * SU TIME * SU TIME F F 5. Einführung in die Schaltungstechnik HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 33

35 Simulation Simulation 5. Einführung in die Schaltungstechnik HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 34

36 Beobachtung Beobachtung der der Verbindung Verbindung SK SK und und SK SK Grundlagen digitaler Schaltungen Ausgangskennlinie bei Ausgangskennlinie H am Ausgang bei H am Ausgang V cc U O /V V cc -I o /ma I O Beobachtungspunkt I I Betriebsspannung Betriebsspannung Ausgang Eingang SK I o /ma I I /ma SK 2 Masse U O U I Masse U O /V Ausgangskennlinie bei Ausgangskennlinie L am Ausgang bei L am Ausgang Eingangskennlinie Eingangskennlinie U I /V HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch

37 Grundlagen Grundlagen der der Zweipoltheorie Zweipoltheorie 5.2 Grundlagen digitaler Schaltungen I Zweipol Zweipol E R i U 0 Ein EinZweipol Zweipolwird wird durch durch die die ideale ideale Urspannung Urspannung E und und den den Innenwiderstand InnenwiderstandR i beschrieben! i beschrieben! I ma 0 Kurzschlussstrom Kurzschlussstrom 9 K I Kennlinie Kennlinie E0 V U 0 0 V Leerlaufspannung Leerlaufspannung U V HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 2

38 Reihenschaltung Reihenschaltung von von Zweipolen Zweipolen 5.2 Grundlagen digitaler Schaltungen I 2 I R i2 R i E 2 U 2 E U 0 E R i I I U U I ma V/8mA 500Ω 8V/4mA 2KΩ 2V/4,8mA 2KΩ 4 3 Berechnung Berechnung R I i U U I R i I 2 + U + R 2 i Man Man addiert addiert die die Spannungen Spannungen bei bei gleichem gleichem Strom Strom!! U V HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 3

39 Parallelschaltung Parallelschaltung von von Zweipolen Zweipolen 5.2 Grundlagen digitaler Schaltungen I + I 2 I I R i I R i2 R i E U I 2 E 2 U 2 U I ma 0 E U 0 9 Berechnung Berechnung I I + I 2 U U U 2 R R i Ri R * i Ri R + R 2 2 i i 2 ( E E2 ) * Ri 2 E E + 2 R + i Ri V/8mA 500Ω 8V/4mA 2KΩ 4,8V/2mA 400Ω Man Man addiert addiert die die Ströme Ströme bei bei gleicher gleicher Spannung Spannung!! U V HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 4

40 Sonderfall Sonderfall der der Parallelschaltung Parallelschaltung I I Grundlagen digitaler Schaltungen 2V/0mA 200Ω I I 2 I 0 I ma 0 9 Man Man spiegelt spiegelt an an der der Spannungsachse Spannungsachse einen einen der der Widerstände Widerstände 8 E R i I R i2 U I 2 E 2 U 2 U 2,72mA Spiegelung Arbeitspunkt 8V/4mA 2KΩ ,54V U V HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 5

41 Toleranzschemen Toleranzschemen // Störabstände Störabstände 5.2 Grundlagen digitaler Schaltungen Signalpegel High 5V 4V H H H H H 3V 2V 0,7V 0,4V U SH U OH -U OL 0 0 Low Geschichte Geschichte V L Eingang Eingang Nicht Nicht zugelassener zugelassener Bereich Bereich 0,4V L 74 L 74S 0,3V L 74LS Ausgang Ausgang L 74ALS U SL U IL IL -U OL Störabstand Störabstand Schalt- Schaltkreisserikreisserie HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 6

42 Logikpegel Logikpegel nach nach TI TI 5.2 Grundlagen digitaler Schaltungen HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 7

43 Kennlinienfelder Kennlinienfelder eines eines npn npn- -Transistors I C ma 5.2 Grundlagen digitaler Schaltungen U CE 6V U CE 7V 25 I B 20µA 20 00µA U CB I C 5 80µA I B 0 60µA U CE 40µA 5 20µA U BE I E I B µa µA U CE V U CE 7V U CE 6V 0,2 0,4 0,6 0,8 U BE V Transistorgleichungen I C + I B I C + U / I E CE I B 0 U B CB N + U BE HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 8

44 Der Der Transistor Transistor als als Schalter Schalter 5.2 Grundlagen digitaler Schaltungen I C ma U CE 6V U CE 7V 25 I B 20µA 20 00µA 5 80µA V CC 0 60µA 5 40µA 20µA R C 0µA I B µa U CE V 0,2 U CB I C U O 0,4 R I B 0,6 U CE 0,8 U I U CE 7V U CE 6V R 2 U BE I E U BE V HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 9

45 V CC 5V U OH 4 V I OH 3,7mA Dimensionierung Dimensionierung des desr c c 5.2 Grundlagen digitaler Schaltungen Berechnung Berechnung R C C V CC 5V R C V 3.7mA 270Ω V CC 5V V R C R C I OH 3,7mA I OH 3,7mA U OH 4V I C 0 U CB I C U OH 4V R I B U CE R L U I R 2 U BE I E HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 0

46 Einzeichnen Einzeichnen des des Arbeitspunktes Arbeitspunktes I C ma I B 600µA 5000µA 400µA 5.2 Grundlagen digitaler Schaltungen V CC 2 Einzeichnen Einzeichnen der der Arbeitsgeraden Arbeitsgeraden µA i C 5V 270Ω 8,5mA µA 00µA 0µA U CE V V CC R C 270Ω I O 0 U CB I C U O I I 2 I 0 R I B E R i I U E 2 R i2 I 2 U2 U U I R 2 U CE R L U BE I E HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch

47 U CE 6V U CE 7V U CE V Ermittlung Ermittlung des des Basisstromes Basisstromes I C ma I B 600µA 500µA 5.2 Grundlagen digitaler Schaltungen 3 Ermittlung Ermittlung des des Basisstroms Basisstroms 400µA V CC µA I BX 324µA 0 200µA 00µA V CC 270Ω I B µa µA U CE V I O 0 U CB I C U O I Bx I Cx R I B B N U I R 2 U CE R L B Großsignalsttromverstärkung N N U BE I E HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 2

48 U CE 6V U CE 7V U CE V Ermittlung Ermittlung der der Basisspannung Basisspannung I C ma I B 600µA 500µA 400µA 5.2 Grundlagen digitaler Schaltungen V CC 4 Ermittlung Ermittlung der der Basis-Emitterspannunspannung UUBE Basis-Emitter- BE µA I BX 324µA 0 200µA 00µA V CC 270Ω I B µa µA U CE V I O 0 0,2 U CB I C U O 0,4 R I B U CE V U CE 7V U CE 6V U BE 0,7V 0,6 0,8 U I R 2 U BE I E U CE R L U BE V HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 3

49 Dimensionierungsgleichungen Zur Zur Verbesserung Verbesserung des des Störabstandedes und und der der dynamischen dynamischen Eigen- Eigen- Störabstanschafteschaftenwerden die die Transistoren Transistoren über-und über-und untersteuert untersteuert!! m --> --> Übersteuerungsfaktor n --> --> Stromteilfaktor Stromteilfaktor 5.2 Grundlagen digitaler Schaltungen V CC 5 Dimensionierung Dimensionierung des des Basisspannungsteilers Basisspannungsteilers I Bxü m * I Bx 270Ω I O 0 R U IH -U BEX (n+) * I BXü I C U O R I BXÜ R L R 2 U BEX U I R 2 U BEXÜ n* I BXü HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 4

50 Berechnung Berechnung des des Basisspannungsteilers 5.2 Grundlagen digitaler Schaltungen U IH --> --> min. H IH min. H am am Eingang Eingang 3V 3V m --> --> Übersteuerungsfaktor 5 Dimensionierung n --> --> Stromteilfaktor Stromteilfaktor 0,5 Dimensionierung 0,5 des des Basisspannungsteilerspannungsteilers Basis- V I CC Bxü 5* 324µA,62mA R U IH -U BEXÜ (n+) * I BXÜ 3V - 0,7V (0,5+) *,62mA 946 Ω 270Ω I O 0 I C U O R 2 U BEXÜ n* I BXÜ 0,7V R I BXÜ 0,5 *,62mA 820 Ω R L U I R 2 U BEXÜ HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 5

51 5.3 Schaltkreisfamilien I U Diodenlogik Diodenlogik 5V 4V H U i x 0 x x 2 5 V R Uo x 0 x x 2 x 2 x x 0 y & y - U/V I/mA - I/mA U/V 3V 2V V L 0 U i x 0 x x 2 R U o x 0 x x 2 x 2 x x 0 y y HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch

52 5.3 Schaltkreisfamilien Und-Oder-Folge Und-Oder-Folge 5 V 5 V R R 5V 4V H 3V 2V V L 0 U i R U o U i U o HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 2

53 TTL- TTL-Grudgatter Schaltkreisfamilien 5 V x 0 x x 2 & y 4kΩ,6kΩ 30Ω x 2 x x 0 y x 0 x x 2 y U i kω U o HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 3

54 Transferkennlinien Transferkennlinien 5.3 Schaltkreisfamilien HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 4

55 Zusammenschaltung von von TTL- TTL-Gattern 5.3 Schaltkreisfamilien & y 9 x 0 x x 2 & & y i & y Es Es dürfen dürfen maximal maximal 0 0 Standardeingänge Standardeingänge angeschlossen angeschlossen werden. werden. Achtung Achtung!! Manche Manche Gatter Gatter haben haben einen einen erhöhten erhöhten Eingangslastfaktor Eingangslastfaktor (2 (2.... ). ). & y 0 HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 5

56 Offene Offene Eingänge Eingänge 5.3 Schaltkreisfamilien 5 V 5 V x & x 4kΩ,6kΩ 30Ω C e y x & x kω 3 * C e 3 * C e HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 6

57 7400 Standard-TTL Grundgatter Grundgatter in in TTL TTL Technologie Technologie 74LS00 Low-power-Schottky-TTL 5.3 Schaltkreisfamilien Verzögerungszeit: Verzögerungszeit: Verlustleistung: Verlustleistung: 0 0 ns ns mw mw Verzögerungszeit: Verzögerungszeit: Verlustleistung: Verlustleistung: 9 ns 9 ns 2 2 mw mw 74S00 Schottky-TTL 74ALS00 Advanced-Low-power-Schottky-TTL Verzögerungszeit: Verzögerungszeit: Verlustleistung: Verlustleistung: 3 ns 3 ns 8 mw 8 mw Verzögerungszeit: Verzögerungszeit: Verlustleistung: Verlustleistung: 4 ns 4 ns mw mw HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 7

58 Ausgangskennlinien von von MOS MOS --Transistoren Transistoren 5.3 Schaltkreisfamilien HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 8

59 CMOS CMOS --Inverter Inverter 5.3 Schaltkreisfamilien 5 V I0 U x U y x y 0 0 x y y x HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 9

60 CMOS CMOS --NOR NOR 5.3 Schaltkreisfamilien 0 5 V U x0 U x U y x x 0 y x 0 x y x x 0 x + x 0 x x 0 y HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 0

61 CMOS CMOS --NAND NAND 5 V 5.3 Schaltkreisfamilien 0 U x0 U y U x x 0 x x x 0 y y x 0 x0 & x * x y 0 x x 0 HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch

62 Parallelverfahren Parallelverfahren A-D A-D 5.4 DA / AD Wandler Alle R sind gleich! I R x x 6 + I 0 - R U Ref U e R I x 5 Analog U e sonst U Ref Digital x 0 x U ref z.b. 8V R R R R I 0 I 0 I 0 I x 4 x 3 x 2 x 3 Bit Coder y 2 y y 0 R I x 0 U 0V Ue 7,999V e HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch

63 Invertierender Invertierender Verstärker Verstärker 5.4 DA / AD Wandler R U e Ie R Virtueller Nullpol! (Masse) I 0 - Vu + Ia U a U e Ie R U Ia R a HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 2

64 Summierung Summierung der der Eingangsströme Eingangsströme 5.4 DA / AD Wandler LSB x 0 x x 2 x i X n- MSB U Rev R 2 R 4 R 2 i R 2 n R Ie Virtueller Nullpol! (Masse) I 0 - R Vu + Ia U a U I I e e a e U n 0 I a x i a 2 i U R I R R Rev n 0 n a Rev i 0 x U U x 2 xi Mit xi 0 i bei x bei x i i 2 i U Rev i R Die dimensionierjung der Widerstände muss sehr hohen Ansprüchen genügen! HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 3

65 R // 2R 2R Netzwerk Netzwerk D-A D-A 5.4 DA / AD Wandler R 2R 2R R 2R R 2R R 2R 2R Ie I 0 - Vu + Ia U a x 0 x i x n-2 x n- LSB MSB Virtueller Nullpol! U Rev x 0 x.. x i.. x n- Digital Analog U a HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 4

66 Indirekte Indirekte A-D A-D Wandlung Wandlung (Sägezahnverfahren) 5.4 DA / AD Wandler Start Zählen x Z ä h l e r y 0 y.. y i.. y n- Digital Analog U Ref + U e U - e U Ref x 0 sonst x x Takt U e x Zählen Halt x Zählen U Ref U Ref U e U e Zählerstand Zählerstand HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 5

67 A-D A-D Wandlung Wandlung (sukzessive (sukzessive Approximation) Approximation) 5.4 DA / AD Wandler Start x A u t o m a t y 0 y.. y i.. y n- Digital Analog U Ref + - U e zu groß in der Toleranz x zu klein Takt Fertig U e Start 8V U Ref U e 4V 2V U Ref 2V 6V 0V 4V V 3V 5V 7V 9V V 3V 5V HS Mittweida Fachbereich Informationstechnik & Elektrotechnik Lehrgruppe Digitaltechnik Prof.Dr.-Ing.habil. Pfahlbusch 6