PC & Elektronik. Herbert Bernstein. PC Digital. Labor. Pnaxisnahes Lernen mit TTL- und CMOS- Bausteinen. Mit 317 Abbildungen FRANZIS

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1 PC & Elektronik Herbert Bernstein PC Digital Pnaxisnahes Lernen mit TTL- und CMOS- Bausteinen Labor Mit 317 Abbildungen FRANZIS

2 Inhalt 1 Boolesche Algebra Mengenalgebra Festlegung und Darstellung von Mengen Relational zwischen Mengen Gleichmachtige oder aquivaiente Mengen Verknupfungen von Mengen Gesetze der Mengenalgebra Zahlaufgaben zur Mengenlehre Aussagenalgebra Grundbegriffe der Aussagenalgebra Arbeitsweise der Aussagenlogik Wahrheitswertetafeln fiir aussagenlogische Verknupfungen Karnaugh-Veitch-Diagramme Aussagenlogische Verknupfungen ohne Bedeutung fur die Digitaltechnik, PC-Systeme und SPS-Anlagen Quantorenlogik Vergleich von Begriffen 62 2 Schaltalgebra Darstellungsarten der Booleschen Funktionen Schaltterme Schaltnetz und Schaltsymbole Axiome, Gesetze und Theoreme der Schaltalgebra Vergleich von logischen Schaltungen Termumformungen Konjunktive und disjunktive Normalform Logische Funktionen NOR- und NAND-Schaltungen EXOR-Funktion XOR-Funktion Vereinfachung von Schaltungen Entwicklungstheoreme Verfahren nach Quine und McCluskey Entwurf von digitalen Steuerungsschaltungen Grundschaltungen fur die Steuerungstechnik 109

3 8 Inhatt Codierschaltungen Speicherschaltung Rechenschaltungen Addierschaltung Schaltungen mit logischen Grundfunktionen Arbeiten mit der TTL-Bibliothek Untersuchen des NAND-Gatters Untersuchen des NAND-Gatters 7403N Untersuchen des AND-Gatters Untersuchen des ODER-Gatters Untersuchen des NICHT-Gatters Untersuchen des Exklusiv-ODER-Gatters Untersuchen des Inklusiv-ODER-Gatters Statisches und dynamisches Verhalten von Digitalschaltungen Kenndaten der TTL-Technik Kenndaten iiber die CMOS-Technik Untersuchung von Verzogerungszeiten Storeinflttsse auf TTL-Schaltungen Storungen durch Leitungsreflexionen Leitungsreflexionen, Storungen durch Masse- und Betriebsspannungsleitungen Stutzkondensatoren Statische und dynamische Eigenschaften von TTL-Bausteinen NICHT-Gatter Treiber (nicht invertierender TTL-Verstarker) UND-Verknupfung mit dem TTL-Baustein ODER-Verknupfung mit dem Baustein NAND-Verknupfung mit dem Baustein NOR-Verkniipfung mit dem Baustein Beispiele zur Booleschen Algebra Verkntipfung von Eingangsvariablen Inhibition und Implikation Aufbau einer Antivalenz-bzw. Exklusiv-ODER-Funktion Aufbau einer Aquivalenz- bzw. Inklusiv-ODER-Funktion UND/ODER/NICHT-Gatter Digitaler Komparator GrSBer-Gleich-Kleiner-Vergleicher Halbaddierer Halbsubtrahierer Volladdierer Arithmetische Recheneinheit Elektronische Weiche Digitaler Polumschalter 228

4 Inhaft Digitaler Drehschalter Digitaler Analogschalter Bilateraler Schalter (Analogschalter) Arbeitsweise von Analogschaltern Analoge Frequenzweiche Programmierbare Eingangsstufen Schaltung mit CMOS-Bausteinen Invertierender CMOS-Buffer Nicht invertierender CMOS-Buffer Nicht invertierender und invertierender CMOS-Buffer CMOS-NAND-Gatter CMOS-NOR-Gatter Elektronische Schalter mit mechanischer Auslosung NOR- und NAND-Flipflops Sensorenschaltung mit CMOS-Bausteinen Codierer, Decodierer und Umcodierer Codierer Dezimal-zu BCD-Codierer mit ODER-Gatter Dezimal- zu BCD-Codierer Dezimal-zu-Aiken-Codierer Dezimal-zu-Exzess-3-Codierer Dezimal-zu-Jump-at-2-Codierer BCD-zu-Dezimal-Decoder Anzeigeeinheiten mit Decoder Segment-Anzeige ohne und mit 7-Segment-Decoder Segment-Decoder Pegel- und Signalauswertung mit 7-Segment-Anzeige Dezimal-zu-Gray-Codierer Schaltkreise in TTL-Technik BCD-zu-Dezimal-Decoder/Anzeigentreiber (o.c, 30V, 80 ma) BCD-zu-7-Segment-Decoder/Anzeigentreiber (o.c, 30 V) Bit-Binardecoder/Demultiplexer (3 zu 8) Zwei2-Bit-BinSrdecoder/Demultiplexer BCD-zu-Dezimal-Decoder/Anzeigentreiber Binarer8-zu-3-Prioritatscodierer Zwei2-Bit-Binardecoder/Demultiplexer Zwei 2-Bit-Binardecoder/Demultiplexer (o.c, 2 zu 4) Bit-Binardecoder/Demultiplexer (o.c, 4 zu 16, 50 ua) Binarer 8-zu-3-Prioritatscodierer (Tri-State) Schaltkreise in CMOS-Technik BCD-zu-Dezimal-Decoder zu-3-Priorit2tscodierer

5 10 5 Speicherschaltungen und spezielle Schaltfunktionen Bistabile Kippschaltungen bzw. Flipflops NAND-und NOR-Flipflop NAND- und NOR-Speicherflipflop D-Flipflop JK-Flipflop Master-Slave-Flipflop JK-Master-Slave-Flipflop D-Flipflop mit Preset und Clear Untersuchung und Anwendungen des TTL-Bausteins 7475 (Latch-Funktion) Untersuchung und Anwendungen des TTL-Bausteins (Latch-Funktion) Untersuchung und Anwendungen des TTL-Bausteins (Latch-Funktion Untersuchung und Anwendungen des TTL-Bausteins (Latch-Funktion) Untersuchung und Anwendungen des TTL-Bausteins (Latch-Funktion) Untersuchung des TTL-Bausteins (Registerfunktion) Untersuchung des TTL-Bausteins (Registerfunktion) Untersuchung des TTL-Bausteins (Registerfunktion) Untersuchung des TTL-Bausteins (Registerfunktion) Untersuchung des TTL-Bausteins (Registerfunktion) Monostabile Kippschaltung oder Monoflop Monoflops mit NAND-und NOR-Gattern Einfache Monoflops mit NAND- und NOR-Gattern Integriertes Monoflop Monoflops fur extrem kurze VerzQgerungszeiten Monoflops mit dem Baustein Nachtriggerbares Monoflop mit dem Verzogerungen von Impulsflanken durch ein Monoflop Impulsverzogerungen durch zwei Monoflops Sequentielle Laufzeitschaltung Rechteckgeneratoren Grundschaltungen eines Rechteckgenerators Rechteckgenerator mit Start-Stopp-Eingang Rechteckgenerator mit Monoflop Rechteckgenerator mit Schmitt-Trigger Rechteckgenerator mit simulierten CMOS-NICHT-Gattern Quarzstabilisierter Rechteckgenerator Rechteckgenerator mit dem Schmitt-Trigger mit dem SpannungsgesteuerterFrequenzgenerator Astabiler Betrieb des 555 mit symmetrischem Tastverhaltnis Einstellbarer Rechteckgenerator Rechteckgenerator mit einstellbarem Tastverhaltnis 427

6 Inhalt 11 6 Frequenzteiler und Zahler Unterschied zwischen Zahler und Teiler Codes von Zahlern Dekadische Codes Tetradischen Codes Frequenzteiler Frequenzteiler 1: Frequenzteiler 1: Frequenzteiler 1: Frequenzteiler 1: Vor- und Ruckwa'rtszahler Teiler mit negativ-flankengetriggerten JK-Flipflops Frequenzteiler 1: Frequenzteiler 1: Frequenzteiler 1: Frequenzteiler 1: Frequenzteiler 1: Integrierte Binarteiler und Bina'rzahler TTL-Baustein Frequenzteiler 1:16 mit dem Frequenzteiler 1:256 mit dem Dezimalzahler 7490 und Modulo-100-Za'hler mit zweistelliger Anzeige Modulo-60-Zahler mit zweistelliger Anzeige Modulo-50-Zahler mit zweistelliger Anzeige Modulo-24-Zahler mit zweistelliger Anzeige Modulo-12-Zahler mit zweistelliger Anzeige Synchrone Zahler Synchroner Modulo-4-Vorwa'rtszahler Synchroner Modulo-8-Vorwartszahler Synchroner Modulo-16-Vorwartsza'hler Synchroner Vorwa'rtszahler fur den BCD-Code Synchroner Vorwa'rtszahler fur den Aiken-Code Synchroner Vorwartszahler fur den Exzess-3-Code Synchroner Vorwartszahler bis Synchroner Vorwartszahler bis Synchroner Vorwartszahler bis Synchroner Vorwa'rtszahler bis Synchroner Ruckwa'rtszahler fur den Dualcode Synchroner Ruckwartszahler fur den BCD-Code Programmierbare Zahler Dezimalzahler Vorwarts-RuckwSrts-Dezimalzahler und 4-Bit-BinSrzahIer

7 12 Intmit Vorwarts-Ruckwarts-Dezimalzahler und 4-Bit-Binarzahler Zahler in CMOS-Technik CMOS-Zahler CMOS-Zahler CMOS-Zahler CMOS-Zahler CMOS-Zahler CMOS-Zahler Schieberegister Funktionen von Schieberegistern Schieberegister mit seriellem Ein-und Ausgang Schieberegister mit seriellem Eingang und parallelem Ausgang Schieberegister mit parallelem Eingang und seriellem Ausgang Schieberegister mit parallelem Ein- und Ausgang Schieberegister als Ringzahler nach dem Libaw-Craig-Code Integrierte Schieberegister in TTL-Technik Rechts/Links-4-Bit-Schieberegister Bit-Schieberegister mit serieller und paralleler EuWAusgabe und Loschen Bit-Schieberegister mit paralleler EhWAusgabe, Clear und Tri-State- Ausgangen Bit-Schieberegister Bit-Schieberegister mit paralleler Ausgabe und Clear Bit-Schieberegister mit paralleler Eingabe Bit-Universal-Schieberegister Bit-Schieberegister mit serieller und paralleler EuWAusgabe und Clear Schieberegister in CMOS-Technik Stufen-Schieberegister mit Paralleleingang und Serienausgang Statisches CMOS-Schieberegister Vierphasen-Taktgenerator Zufalls- und Testgeneratoren 567 Sachverzeichnis 574