Inhaltsverzeichnis. Teil I Aufgaben 1

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Christoph Langenberg
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1 iii Teil I Aufgaben 1 1 Grundlagen der Elektrotechnik 3 Aufgabe 1: Punktladungen Aufgabe 2: Elektronenstrahlröhre Aufgabe 3: Kapazität eines Koaxialkabels Aufgabe 4: Elektronenbeweglichkeit in Metallen Aufgabe 5: Widerstandsnetzwerk Aufgabe 6: Widerstandsnetzwerk Aufgabe 7: Maschenregel Aufgabe 8: Zwei Spannungsquellen Aufgabe 9: Strom und Spannungsfehlerschaltung Aufgabe 10: Messbereichserweiterung Aufgabe 11: Dreieck und Sternschaltung Aufgabe 12: Wheatstonebrücke Aufgabe 13: Lorentzkraft Aufgabe 14: Effektivwert Aufgabe 15: Oszilloskop Aufgabe 16: Induktion Aufgabe 17: Kondensatoraufladung Aufgabe 18: RC Glied Aufgabe 19: Impulse auf Leitungen Aufgabe 20: Datenübertragung Halbleiterbauelemente 16 Aufgabe 21: Bändermodell Aufgabe 22: Diodenkennwerte messen Aufgabe 23: Diodenkennlinien erstellen Aufgabe 24: Freilaufdiode Aufgabe 25: Zenerdiode Aufgabe 26: Transistor Kennlinie

...................... 7 Aufgabe 7: Maschenregel............................. 7 Aufgabe 8: Zwei Spannungsquellen....................... 8 Aufgabe 9: Strom und Spannungsfehlerschaltung.

2 iv 3 Elektronische Verknüpfungsglieder 20 Aufgabe 27: RTL NICHT Glied Aufgabe 28: TTL Glieder Aufgabe 29: Signalübergangszeiten eines CMOS NICHT Gliedes Aufgabe 30: CMOS NOR Glied Schaltnetze 25 Aufgabe 31: Wechselschalter Aufgabe 32: Schaltnetz mit 3 Variablen Aufgabe 33: Vierstufiges Schaltnetz Aufgabe 34: Dreistufiges Schaltnetz Aufgabe 35: NAND Logik Aufgabe 36: NOR Logik Aufgabe 37: Synthese mit 4 Variablen Aufgabe 38: Implikation Aufgabe 39: Quine McCluskey Aufgabe 40: Lastkontrolle Aufgabe 41: Paritätsbit Aufgabe 42: Analyse eines TTL Bausteines Aufgabe 43: 1 Bit Volladdierer Aufgabe 44: 4 Bit Subtrahierer Aufgabe 45: Normalform Paralleladdierer Aufgabe 46: Multiplizierer Aufgabe 47: 1 Bit ALU Aufgabe 48: Multiplexer Aufgabe 49: Dual zu Siebensegmentdekoder Aufgabe 50: Hazards Speicherglieder 36 Aufgabe 51: Dynamische Eintransistor Speicherzelle Aufgabe 52: RS Kippglied Aufgabe 53: D Kippglied mit Taktzustandssteuerung Aufgabe 54: Übergangsfunktion des JK Flipflop Aufgabe 55: JK Master Slave Kippglied Aufgabe 56: D Kippglied mit Taktflankensteuerung

.................... 26 Aufgabe 33: Vierstufiges Schaltnetz....................... 27 Aufgabe 34: Dreistufiges Schaltnetz....................... 28 Aufgabe 35: NAND Logik............................ 28 Aufgabe 36: NOR Logik.

3 v 6 Schaltwerke 42 Aufgabe 57: Schaltwerk mit JK Flipflops Aufgabe 58: Asynchrones Schaltwerk Aufgabe 59: 2 Bit Synchronzähler Aufgabe 60: 3 Bit Synchronzähler Aufgabe 61: Medvedev Automaten Aufgabe 62: Johnsonzähler Aufgabe 63: Serienaddierer Aufgabe 64: Entwurfsschritte Aufgabe 65: Synchronzähler Aufgabe 66: Modulo 4 Zähler Aufgabe 67: Zustandsautomaten Aufgabe 68: Schieberegister Aufgabe 69: Mikroprogrammsteuerwerk Aufgabe 70: 4 Bit Synchronzähler Aufgabe 71: Umschaltbarer 3 Bit Synchronzähler Aufgabe 72: PLA Baustein Aufgabe 73: 8421 BCD Code Tester Computertechnik 53 Aufgabe 74: Maximale Taktfrequenz Aufgabe 75: Operationswerk Aufgabe 76: Dualzahlen Aufgabe 77: Hexadezimalzahlen Aufgabe 78: Umwandlung natürlicher Zahlen Aufgabe 79: Umwandlung gebrochener Zahlen Aufgabe 80: Subtraktion von Dualzahlen Aufgabe 81: Zweierkomplement Aufgabe 82: Subtraktionsprogramm Aufgabe 83: Multiplikation und Division in dualer Darstellung Aufgabe 84: Multiplikationsprogramm Aufgabe 85: Bereichsüberschreitung beim Zweierkomplement Aufgabe 86: 8 Bit Subtraktionen im Dualsystem Aufgabe 87: Umrechnung von m/s in km/h Aufgabe 88: Bestimmung des Logarithmus zur Basis Aufgabe 89: Befehlssatz eines Prozessors Aufgabe 90: Fahrenheit nach Celsius Aufgabe 91: Briggscher Logarithmus Aufgabe 92: Exponent für Gleitkommaformat nach IEEE Aufgabe 93: Gleitkomma Multiplikation Aufgabe 94: Branch Target Cache

........................... 46 Aufgabe 64: Entwurfsschritte.......................... 47 Aufgabe 65: Synchronzähler........................... 47 Aufgabe 66: Modulo 4 Zähler.

4 vi Aufgabe 95: Analyse von CISC Assembler Aufgabe 96: CISC versus RISC Aufgabe 97: Scheduling und Renaming Aufgabe 98: Magnetisierungsmuster Aufgabe 99: Cyclic Redundancy Check Aufgabe 100: Virtueller Speicher mit Paging Technik Aufgabe 101: Tastenfeld Aufgabe 102: Parallele Schnittstelle Aufgabe 103: Asynchrone Übertragung Teil II Lösungen 67 1 Grundlagen der Elektrotechnik 69 Lösung 1: Punktladungen Lösung 2: Elektronenstrahlröhre Lösung 3: Kapazität eines Koaxialkabels Lösung 4: Elektronenbeweglichkeit in Metallen Lösung 5: Widerstandsnetzwerk Lösung 6: Widerstandsnetzwerk Lösung 7: Maschenregel Lösung 8: Zwei Spannungsquellen Lösung 9: Strom und Spannungsfehlerschaltung Lösung 10: Messbereichserweiterung Lösung 11: Dreieck und Sternschaltung Lösung 12: Wheatstonebrücke Lösung 13: Lorentzkraft Lösung 14: Effektivwert Lösung 15: Oszilloskop Lösung 16: Induktion Lösung 17: Kondensatoraufladung Lösung 18: RC Glied Lösung 19: Impulse auf Leitungen Lösung 20: Datenübertragung Halbleiterbauelemente 101 Lösung 21: Bändermodell Lösung 22: Diodenkennwerte messen Lösung 23: Diodenkennlinien erstellen Lösung 24: Freilaufdiode Lösung 25: Zenerdiode Lösung 26: Transistor Kennlinie

............................ 64 Aufgabe 102: Parallele Schnittstelle....................... 65 Aufgabe 103: Asynchrone Übertragung.

5 vii 3 Elektronische Verknüpfungsglieder 109 Lösung 27: RTL NICHT Glied Lösung 28: TTL Glieder Lösung 29: Signalübergangszeiten eines CMOS NICHT Gliedes Lösung 30: CMOS NOR Glied Schaltnetze 120 Lösung 31: Wechselschalter Lösung 32: Schaltnetz mit 3 Variablen Lösung 33: Vierstufiges Schaltnetz Lösung 34: Dreistufiges Schaltnetz Lösung 35: NAND Logik Lösung 36: NOR Logik Lösung 37: Synthese mit 4 Variablen Lösung 38: Implikation Lösung 39: Quine McCluskey Lösung 40: Lastkontrolle Lösung 41: Paritätsbit Lösung 42: Analyse eines TTL Bausteines Lösung 43: 1 Bit Volladdierer Lösung 44: 4 Bit Subtrahierer Lösung 45: Normalform Paralleladdierer Lösung 46: Multiplizierer Lösung 47: 1 Bit ALU Lösung 48: Multiplexer Lösung 49: Dual zu Siebensegmentdekoder Lösung 50: Hazards Speicherglieder 170 Lösung 51: Dynamische Eintransistor Speicherzelle Lösung 52: RS Kippglied Lösung 53: D Kippglied mit Taktzustandssteuerung Lösung 54: Übergangsfunktion des JK Flipflop Lösung 55: JK Master Slave Kippglied Lösung 56: D Kippglied mit Taktflankensteuerung

.................... 122 Lösung 33: Vierstufiges Schaltnetz........................ 123 Lösung 34: Dreistufiges Schaltnetz........................ 129 Lösung 35: NAND Logik............................. 131 Lösung 36: NOR Logik.

6 viii 6 Schaltwerke 179 Lösung 57: Schaltwerk mit JK Flipflops Lösung 58: Asynchrones Schaltwerk Lösung 59: 2 Bit Synchronzähler Lösung 60: 3 Bit Synchronzähler Lösung 61: Medvedev Automaten Lösung 62: Johnsonzähler Lösung 63: Serienaddierer Lösung 64: Entwurfsschritte Lösung 65: Synchronzähler Lösung 66: Modulo 4 Zähler Lösung 67: Zustandsautomaten Lösung 68: Schieberegister Lösung 69: Mikroprogrammsteuerwerk Lösung 70: 4 Bit Synchronzähler Lösung 71: Umschaltbarer 3 Bit Synchronzähler Lösung 72: PLA Baustein Lösung 73: 8421 BCD Code Tester Computertechnik 212 Lösung 74: Maximale Taktfrequenz Lösung 75: Operationswerk Lösung 76: Dualzahlen Lösung 77: Hexadezimalzahlen Lösung 78: Umwandlung natürlicher Zahlen Lösung 79: Umwandlung gebrochener Zahlen Lösung 80: Subtraktion von Dualzahlen Lösung 81: Zweierkomplement Lösung 82: Subtraktionsprogramm Lösung 83: Multiplikation und Division in dualer Darstellung Lösung 84: Multiplikationsprogramm Lösung 85: Bereichsüberschreitung beim Zweierkomplement Lösung 86: 8 Bit Subtraktionen im Dualsystem Lösung 87: Umrechnung von m/s in km/h Lösung 88: Bestimmung des Logarithmus zur Basis Lösung 89: Befehlssatz eines Prozessors Lösung 90: Fahrenheit nach Celsius Lösung 91: Briggscher Logarithmus Lösung 92: Exponent für Gleitkommaformat nach IEEE Lösung 93: Gleitkomma Multiplikation Lösung 94: Branch Target Cache

........................... 185 Lösung 63: Serienaddierer............................ 186 Lösung 64: Entwurfsschritte........................... 188 Lösung 65: Synchronzähler.

7 ix Lösung 95: Analyse von CISC Assembler Lösung 96: CISC versus RISC Lösung 97: Scheduling und Renaming Lösung 98: Magnetisierungsmuster Lösung 99: Cyclic Redundancy Check Lösung 100: Virtueller Speicher mit Paging Technik Lösung 101: Tastenfeld Lösung 102: Parallele Schnittstelle Lösung 103: Asynchrone Übertragung Teil III Anhang 249 A Wissenschaftliche Gleichungen 251 A.1 Größengleichungen A.2 Einheitengleichungen A.3 Zugeschnittene Größengleichungen B Anwendungen des Ohmschen Gesetzes 253 B.1 Spannungsteilerregel B.2 Stromteilerregel C Anwendungen der Kirchhoffschen Sätze 255 C.1 Maschenstromverfahren D Schaltnetzentwurf 261 D.1 Schaltnetzentwurf mit NAND Gliedern D.2 Schaltnetzentwurf mit NOR Gliedern D.3 Minimierungsverfahren im Vergleich: Quine McCluskey und Karnaugh Veitch E Simulationsprogramme 267 E.1 Simulationsprogramm eines Operationswerks E.1.1 Aufbau des Operationswerks E.1.2 Benutzung des Programms E.1.3 Betriebsarten und Befehle Interaktiv Modus Programm Modus E.2 RALU Simulation E.2.1 Aufbau der RALU E.2.2 Benutzung des Programms E.2.3 Setzen von Registern

............................. 241 Lösung 102: Parallele Schnittstelle........................ 242 Lösung 103: Asynchrone Übertragung...................... 242 Teil III Anhang 249 A Wissenschaftliche Gleichungen 251 A.

8 x E.2.4 Steuerwort der RALU E.2.5 Takten und Anzeigen der RALU E.2.6 Statusregister und Sprungbefehle E.2.7 Kommentare und Verkettung von Befehlen Sachverzeichnis 277

................ 275 E.2.7 Kommentare und Verkettung von Befehlen.

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