3.2 Verknüpfung von Variablen Sheffer- und Pierce-Funktion Übungen... 54

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1 Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Analog - Digital Unterscheidung Analoge Darstellung Digitale Darstellung Prinzip der Analog-Digital-Wandlung Begriffsdefinitionen Binäre Darstellung Zahlensysteme Polyadische Zahlensysteme Vorkomma-Dezimalzahlkonvertierung Nachkomma-Dezimalzahlkonvertierung Vereinfachte Konvertierungsverfahren Zahlendarstellung Vorzeichenlose Zahlen Vorzeichenbehaftete Zahlen B-Komplement-Zahlendarstellung Darstellung gebrochener Zahlen Rechnen mit Dualzahlen Addition Subtraktion Subtraktion in B-Komplement-Zahlendarstellung Multiplikation Division Übungen Codes und Codierung Einteilung von Codes Zählcodes Positionscodes Codesicherung Prüfbitverfahren Fehlerkorrigierbare Codes Übungen Schaltalgebra Gesetze der Schaltalgebra Rechenregeln der Schaltalgebra Kürzungsregeln der Schaltalgebra Reihenfolge der logischen Operationen... 49

2 vi Inhaltsverzeichnis 3.2 Verknüpfung von Variablen Sheffer- und Pierce-Funktion Übungen Realisierung logischer Schaltungen Zuordnung logischer Zustände Kenngrößen technischer Schaltungen Pegelzuordnung Spannungsübertragungskennlinie Signallaufzeiten Belastungsdefinitionen Störeinflüsse Zusammenschaltung von Ausgängen Tri-State-Ausgang Logikschaltungen mit diskreten Bauelementen Grundschaltung UND und ODER in Dioden-Logik Grundschaltung NAND in Dioden-Transistor-Logik Grundschaltung NOR in Resistor-Transistor-Logik Schnelle emittergekoppelte Logik Transistor-Transistor-Logik Totem-Pole-Ausgang Tri-State-Ausgang Open-Kollektor-Baustein Widerstandsberechnung für Open-Kollektor-Bausteine Umschaltpunkt bei TTL-Bausteinen TTL-Logikfamilien Handhabung freier Eingänge CMOS-Schaltungsfamilie CMOS-Grundschaltung Pegel und Leistungsaufnahme von CMOS-Bausteinen CMOS-Logikfamilien Handhabung unbenutzter Eingänge Kopplung von TTL- und CMOS-Bausteinen Vergleich der Schaltungsfamilien Übungen Verfahren zum Logikentwurf Schaltungssynthese über die Normalform Disjunktive Normalform Konjunktive Normalform Schaltungsrealisierung über die Normalform... 92

3 Inhaltsverzeichnis vii 5.2 Minimierung logischer Gleichungen Karnaugh-Veitch-Diagramm Anwendung des KV-Diagramms Verfahren nach Quine-McCluskey Minimale Primterm Identifikation Minimierung mit don't care Termen Handhabung der don't care Terme KV-Diagramm und don't care Terme Realisierung disjunktiver Gleichungen Hazards in logischen Schaltungen Logische statische Hazards Logische dynamische Hazards Hazarderkennung Hazard und KV-Diagramm Funktionale Hazards Digitale Standardschaltungen Multiplexer Realisierung der DNF über Multiplexer Demultiplexer Codewandler Komparator Additionsschaltungen Multiplikationsschaltungen Übungen Zeitabhängige logische Schaltungen Kippschaltungen Astabile Kippschaltungen Monostabile Kippschaltungen Bistabile Kippschaltungen Flipflop-Arten Ereignisgesteuertes Flipflop Taktzustandsgesteuertes Flipflop Taktflankengesteuertes Flipflop Master-Slave-Flipflop T-Flipflop D-Flipflop JK-Flipflop Logische Gleichungen und Arbeitstabellen der Flipflops Asynchrone Steuereingänge Schaltverhalten von Flipflops

4 viii Inhaltsverzeichnis 6.3 Zählerschaltungen Asynchronzähler Asynchroner BCD-Zähler mit T-Flipflops Asynchroner BCD-Zähler mit SR-Flipflops Entwurf von Synchronzählern Zählertypen Ringzähler Johnsonzähler Mehrstufiger Asynchronzähler Mehrstufiger Synchronzähler Zähler als Frequenzteiler Register Schieberegister Zählerrealisierung mit Schieberegister Übungen Schaltwerke Endliche Automaten Mealy-Automat Moore-Automat Medwedjew-Automat Autonomer Automat Funktionale Beschreibung von Automaten Zustandsfolgetabelle Zustandsdiagramm Bildung der Logikfunktion Zustandscodierung Stabilität Strukturelle Beschreibung von Automaten Struktur asynchroner Automaten Struktur synchroner Automaten Entwurf von Automaten Entwurf asynchroner Automaten Entwurf synchroner Automaten Übungen Programmierbare Logikbausteine Gruppen programmierbarer Logikbausteine Programmierbare Logikbausteine (PLD) Gate Array Cell Arrays ASICs

5 Inhaltsverzeichnis ix 8.2 PLD-Strukturen Bezeichnung von PLD-Strukturen Programmierungstechnologien PLD-Bausteine und Schaltungen Grundverknüpfungen im PLD Tri-State-Ausgang und Rückführung Programmierbare Ausgangspolarität Registerausgang Konfigurierbare Makrozelle PLD-Programmierung JEDEC-File Rechnergestützter Logikentwurf Entwurfsbeispiel PLD-Bausteine und Automaten Automatenentwurf im PLD Komplexe programmierbare Logikbausteine FPGA Antifuse-Technologie FPGA mit Antifuse-Technologie SRAM-Zellen Technologie FPGA mit SRAM-Technologie Gatteräquivalente Hardwarebeschreibung von CPLDs und FPGAs Elemente von VHDL Schlüsselworte und Syntax von VHDL VHDL-Datenstruktur für einen Mealy-Automaten VHDL-Datensatz Übungen Speicherbausteine Eigenschaften von Speicherbausteinen Zugriffsarten Adressierung Speicherdauer Speicherart Speicherorganisation Speicherkapazität Aufbau von Speicherbausteinen ROM-Bausteine PROM-Bausteine E(E)PROM-Bausteine RAM-Bausteine

6 x Inhaltsverzeichnis SRAM-Bausteine DRAM-Bausteine FRAM und MRAM Speicherbausteine Einsatz von Speicherbausteinen in Automaten Indirekte Adressierung des Speicherbausteins Synchrone Ein- und Ausgänge eines Automaten Übungen Analog-Digital- / Digital-Analog-Wandler Verfahren der Analog-Digital-Wandlung Parallelumsetzung Wägeverfahren Zähl- und Nachlaufverfahren Indirekte Verfahren der Analog-Digital-Wandlung Das 1-Rampenverfahren Das 2-Rampenverfahren Spannungs-Frequenz-Umsetzung Digital-Analog-Wandler DA-Wandlung über gestufte Widerstände Pulsweiten-Modulation Literatur 273 Index 275

3.2 Verknüpfung von Variablen... 48 3.3 Sheffer- und Pierce-Funktion... 50 3.4 Übungen... 52

3.2 Verknüpfung von Variablen... 48 3.3 Sheffer- und Pierce-Funktion... 50 3.4 Übungen... 52 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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