Vorwort 5 1 Grundbegriffe Analoge und digitale Größendarstellung Analoge Größendarstellung Digitale Größendarstellung 17 1.
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- Sven Hertz
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1 Inhaltsverzeichnis Vorwort 5 1 Grundbegriffe Analoge und digitale Größendarstellung Analoge Größendarstellung Digitale Größendarstellung Binäre und logische Zustände Lernziel-Test 22 2 Logische Verknüpfungen Grundfunktionen und Grundglieder (Grundelemente) UND-Verknüpfung (Konjunktion) und UND-Glied (UND-Element) ODER-Verknüpfung (Disjunktion) und ODER-Glied (ODER-Element) Verneinung (Negation) und NICHT-Glied (NICHT-Element) Grundglieder (Grundelemente) Zusammengesetzte Glieder (Elemente) NAND-Glied (NAND-Element) NOR-Glied (NOR-Element) ÄQUIVALENZ-Glied (ÄQUIVALENZ-Element) ANTIVALENZ-Glied (EXKLUSIV-ODER-Glied, XOR-Glied) Verknüpfungsmöglichkeiten bei Gliedern mit zwei Eingängen Glieder mit drei und mehr Eingängen Lernziel-Test 35 3 Schaltungsanalyse Wahrheitstabelle und Digitalschaltung Wahrheitstabelle einer Digitalschaltung mit 2 Eingängen Wahrheitstabelle einer Digitalschaltung mit 3 Eingängen Funktionsgleichung und Digitalschaltung Bestimmung der Funktionsgleichung einer gegebenen Digitalschaltung Darstellung einer Digitalschaltung nach gegebener Funktionsgleichung Soll-Verknüpfung und Ist-Verknüpfung Bestimmung der Ist-Verknüpfung Fehlerbestimmung Lernziel-Test 46 4 Schaltalgebra Variable und Konstante Grundgesetze der Schaltalgebra Rechenregeln der Schaltalgebra Theoreme Kommutativgesetz und Assoziativgesetz Distributivgesetz Morgansche Gesetze Bindungsregel NAND- und NOR-Funktion Rechenbeispiele Lernziel-Test 69
2 5 Schaltungssynthese Aufbau von Verknüpfungsschaltungen nach vorgegebenen Bedingungen Normalformen ^ ODER-Normalform UND-Normalform Vereinfachung und Umformung der ODER-Normalform mit Hilfe der Schaltalgebra Vereinfachung der ODER-Normalform Umformung der ODER-Normalform KV-Diagramme KV-Diagramme für 2 Variable KV-Diagramme für 3 Variable KV-Diagramme für 4 Variable KV-Diagramme für 5 Variable KV-Diagramme für mehr als 5 Variable Berechnung von Verknüpfungsschaltungen Allgemeine Hinweise Digitale Wechselschaltung Zwei-aus-Drei-Schaltung Geradeschaltung Schwellwertschaltung Vergleichsschaltung (Komparator) Transistor-Sortierschaltung Aufgaben zum Schaltungsentwurf Steuerschaltung Ungeradeschaltung Majoritätsschaltung HO Verriegelungsschaltung HO Flugabwehr-Auslöseschaltung Lernziel-Test Hl 6 Schaltkreisfamilien Allgemeines Binäre Spannungspegel Positive und negative Logik Schaltungseigenschaften Leistungsaufnahme Pegelbereiche und Übertragungskennlinie Schaltzeiten Lastfaktoren Störsicherheiten Wired-Verknüpfungen DTL-Schaltungen Allgemeines Standard-DTL-Schaltungen LSL-Schaltungen TTL-Schaltungen Aufbau und Arbeitsweise von TTL-Gliedern Standard-TTL Schaltungen Grenzdaten und Kenndaten Kennlinien Leistungsbedarf 152
3 66 3 Low-Power-TTL (LTTL) High-Speed-TTL (HTTL) Schottky-TTL (STTL) Low-Power-Schottky-TTL (LSTTL) Zusammenstellung wichtiger Eigenschaften ECL-Schaltungen MOS-Schaltungen Gefahr durch statische Aufladung PMOS NMOS CMOS (COS-MOS) Lernziel-Test Zeitabhängige binäre Schaltungen Allgemeines Klassifizierung der Flipflop-Arten Nicht-taktgesteuerte Flipflops NOR-Flipflop (NOR-Latch) NAND-Flipflop (NAND-Latch) Taktzustandsgesteuerte Flipflops SR-Flipflop SR-Flipflop mit dominierendem R-Eingang E-Flipflop D-Flipflop Datenblätter Taktflankengesteuerte Flipflops Impulsglieder Einflankengesteuerte SR-Flipflops Einflankengesteuerte T-Flipflops Einflankengesteuerte JK-Flipflops Einflankengesteuerte D-Flipflops Zweiflankengesteuerte SR-Flipflops Zweiflankengesteuerte JK-Flipflops Weitere Flipflop-Schaltungen Zeitablauf-Diagramme Charakteristische Gleichungen Monostabile Kippstufen Verzögerungsglieder Lernziel-Test Binäre Kodes und Zahlensysteme Allgemeines Duales Zahlensystem Aufbau des dualen Zahlensystems Umwandlung von Dualzahlen in Dezimalzahlen Umwandlung von Dezimalzahlen in Dualzahlen Dualzahlen mit Kommastellen Addition von Dualzahlen Subtraktion von Dualzahlen Direkte Subtraktion Subtraktion durch Addition des Komplements Negative Dualzahlen 247
4 8.3 BCD-Kode Zahlendarstellung im BCD-Kode Addition im BCD-Kode Subtraktion im BCD-Kode Weitere Tetraden-Kodes Exzeß-Kode Aiken-Kode Gray-Kode Hexadezimales Zahlensystem Aufbau des Hexadezimalsystems Umwandlung von Hexadezimalzahlen in Dezimalzahlen Umwandlung von Dezimalzahlen in Hexadezimalzahlen Umwandlung von Dualzahlen in Hexadezimalzahlen Umwandlung von Hexadezimalzahlen in Dualzahlen Oktales Zahlensystem Aufbau des Oktalsystems Umwandlung von Oktalzahlen Fehlererkennende Kodes Begriff der Redundanz Dualergänzter Kode Zwei-aus-Fünf-Kodes Drei-aus-Fünf-Kodes Zwei-aus-Sieben-Kodes Fehlerkorrigierende Kodes Arbeitsweise Hamming-Kode Lernziel-Test Kode- und Pegel-Umsetzerschaltungen Kodeumsetzer Berechnung von Kodeumsetzern Dezimal-BCD-Kodeumsetzer BCD-Dezimal-Kodeumsetzer Dezimal-3-Exzeß-Kodeumsetzer Exzeß-Dezimal-Kodeumsetzer Dezimal-7-Segment-Kodeumsetzer BCD-7-Segment-Kodeumsetzer Pegelumsetzer Allgemeines Aufbau von Pegelumsetzern Pegelumsetzer als integrierte Schaltungen Lernziel-Test Zähler und Frequenzteiler Zählen und Zählerarten Asynchronzähler Asynchrone Dualzähler Dual-Vorwärtszähler Dual-Rückwärtszähler Dualzähler mit umschaltbarer Zählrichtung Asynchrone BCD-Zähler BCD-Vorwärtszähler BCD-Rückwärtszähler 326
5 BCD-Zähler mit umschaltbarer Zählrichtung Asynchrone Dekadenzähler BCD-Dekadenzähler Andere Dekadenzähler Asynchrone Modulo-n-Zähler Prinzip der Modulo-n-Zähler Modulo-5-Zähler Modulo-60-Zähler Modulo-13-Zähler mit Wartepflicht Asynchrone Vorwahlzähler Asynchronzähler für den Aiken-Kode Asynchronzähler für den 3-Exzeß-Kode Synchronzähler Das Synchronprinzip Synchrone Dualzähler Dual-Vorwärtszähler Dual-Rückwärtszähler Dualzähler mit umschaltbarer Zählrichtung Berechnung von Synchronzählern Berechnungsverfahren Berechnungsbeispiel Synchrone BCD-Zähler Berechnung eines Synchron-BCD-Vorwärtszählers Synchron-BCD-Vorwärtszählers als integrierte Schaltung Synchron-Zähler für den 3-Exzeß-Kode Frequenzteiler Asynchrone Frequenzteiler mit festem Teilerverhältnis Synchrone Frequenzteiler mit festem Teilerverhältnis Frequenzteiler mit einstellbarem Teilerverhältnis Lernziel-Test Digitale Auswahl- und Verbindungsschaltungen Datenselektor, Multiplexer, Demultiplexer Bit-zu-l-Bit-Datenselektor x 4-Bit-zu-4-Bit-Datenselektor x 8-Bit-zu-8-Bit-Datenselektor Bit-zu-l-Bit-Datenselektor-Multiplexer l-bit-zu-4-bit-demultiplexer Adreßdekodierer Bit-Adreßdekodierer Bit-Adreßdekodierer Digitaler Komparator Bit-Komparator Bit-Komparator für den BCD-Kode Bit-Komparator für den Dual-Kode BUS-Schaltungen Aufbau und Arbeitsweise BUS-Standards Lernziel-Test Register- und Speicherschaltungen Schieberegister Schieberegister für serielle Ein- und Ausgabe 385
6 Schieberegister mit Parallelausgabe Schieberegister mit Parallelausgabe und Paralleleingabe Ringregister Schieberegister mit umschaltbarer Schieberichtung Speicherregister Schreib-Lese-Speicher (RAM) Statische RAM (SRAM) RAM-Speicherelement in TTL-Technik RAM-Speicherelement in NMOS-Technik Aufbau einer RAM-Speichermatrix Dynamische RAM (DRAM) Speicherelement eines dynamischen RAM Besonderheiten dynamischer RAM Speicheraufbau und Speicherkenngrößen Speicheraufbau Speicherkenngrößen Ausgewählte RAM Festwertspeicher (ROM) Programmierbare Festwertspeicher (PROM) Löschbare programmierbare Festwertspeicher Festspeicher EPROM und REPROM Festspeicher EEROM (EEPROM) und EAROM Magnetkernspeicher Speicherringkerne Magnetkernspeicher-Matrix Schreib- und Lesevorgang Magnetblasenspeicher Magnetblasen Magnetblasenschleifen Einschreiben einer Information Lesen einer Information Aufbau eines Magnetblasenspeichers Lernziel-Test Digital-Analog-Umsetzer, Analog-Digital-Umsetzer Digital-Analog-Umsetzer Prinzip der Digital-Analog-Umsetzung DA-Umsetzer mit gestuften Widerständen R/2R-DA-Umsetzer Analog-Digital-Umsetzer Prinzip der Analog-Digital-Umsetzung AD-Umsetzer nach dem Sägezahnverfahren AD-Umsetzer nach dem Dual-Slope-Verfahren AD-Umsetzer nach dem Kompensationsverfahren AD-Umsetzer nach dem Spannungs-Frequenz-Verfahren AD-Umsetzer nach dem Direktverfahren Lernziel-Test Rechenschaltungen Halbaddierer Volladdierer Paralleladdierschaltung Serielle Addierschaltung Subtrahierschaltungen Halbsubtrahierer 470
7 Vollsubtrahierer Bit-Subtrahierschaltung Subtrahierschaltung mit Volladdierern Addier-Subtrahier-Werk Multiplikationsschaltungen Parallel-Multiplikationsschaltung Serielle Multiplikationsschaltung Lernziel-Test Mikroprozessoren und Mikrocomputer Der Mikroprozessor als Universalschaltung Arithmetisch-logische Einheit (ALU) Akkumulator Akkumulator mit Datenspeicher Programmgesteuerter vereinfachter Rechner Mikroprozessorbausteine Mikroprozessortypen Mikroprozessor SAB 8080A Zusatzbausteine für Mikroprozessoren Mikrocomputer Lernziel-Test Programmierbare Logikschaltungen Herstellerprogrammierte Logikschaltungen Anwenderprogrammierbare Logikschaltungen Grundlagen PAL-Schaltungen GAL-Schaltungen FPLA-Schaltungen PROM-Schaltungen MACRO-Schaltungen PLD-Typen Programmierung von PLD Lernziel-Test Lösungen der Aufgaben der Lernziel-Tests 531 Stichwortverzeichnis 553
C CMOS 167 CMOS-Glieder 168, 303, 304, 305, 308 charakteristische Gleichungen 218 computergesteuerte Testgeräte 44 COS-MOS 167 Current Mode Logic 157
Stichwortverzeichnis 1-Bit-Komparator 375 1-Bit-Multiplizierer 478 1-Bit-zu-4-Bit-Demultiplexer 370 1-Chip-Mikrocomputer 505 2 x 4-Bit-zu-4-Bit-Datenselektor 368 2-Bit-Adreßdekodierer 373 3-Bit-Komparator
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Inhaltsverzeichnis. Inhalt. 1 Einleitung
Inhalt 3 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1.1 Digitale und analoge Signale... 9 1.2 Digitale Darstellung... 12 1.3 Datenübertragung... 14 1.4 Aufgaben digitaler Schaltungen... 17 1.5 Geschichte der Digitalrechner...
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3.2 Verknüpfung von Variablen... 50 3.3 Sheffer- und Pierce-Funktion... 52 3.4 Übungen... 54
Inhaltsverzeichnis 1 Einführung 1 1.1 Analog - Digital Unterscheidung... 1 1.1.1 Analoge Darstellung...2 1.1.2 Digitale Darstellung...3 1.1.3 Prinzip der Analog-Digital-Wandlung...4 1.2 Begriffsdefinitionen...5
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