Basisexperiment Digitalelektronik

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1 Lehrerversion Basiseperiment Digitalelektronik Lehrplanbezug: Serien- und Parallelschaltung von Schaltern, logische Verknüpfungen, Logik-Gatter Ziel: Schüler sollen die Funktionsweise und Einsatzmöglichkeiten von Logik-Gattern kennen erlernen. Versuch 1: Funktionsweise von Logik-Gattern im Vergleich zu Schaltern In diesem Versuch sollen die Schüler folgende Schaltungen virtuell z.b. mit YENKA aufbauen und analysieren. Vermittelte Grundkompetenzen aus diesem Basiseperiment Fachwissen Logische Funktionen Ep. Fertigkeiten Realisieren einfacher Schaltungen mit Gatter Umgang mit der Software Interpretationsfähigkeit Wirkungsweise von Gattern im Vergleich zu Schaltern

2 Schülerversion Basiseperiment Digitalelektronik Versuch 1: Funktionsweise von Logik-Gattern im Vergleich zu Schaltern a) Baue folgende Schaltungen auf: Materialien für EXP 1 und EXP 2: Batterie, 2 Einpol-Einschalter, Glühlampe Materialien für EXP 3: Spannungsklemme, Neutrale Klemme, 2 Einpol-Einschalter, 3 LED, 3 Widerstände Logikgatter: 2 AND (7408), 2 NOT (7404) und 1 OR (7432).

3 b) Beobachte für verschiedene Zustände der Schalter die Lampen bzw. LEDs und dokumentiere dies in folgenden Tabellen. Ergebnisse: Schalter ein = 1, Schalter aus = 0, Lampe bzw. LED hell = 1, Lampe bzw. LED dunkel = 0 S1 S2 Lampe S1 S2 Lampe S1 S2 LED1 LED2 LED c) Interpretiere die Ergebnisse. Sind die Schalter in Serie, leuchtet die Lampe nur, wenn Schalter 1 und Schalter 2 geschlossen sind siehe UND-Verknüpfung (LED2). Sind die Schalter parallel geschaltet, leuchtet die Lampe, wenn Schalter 1 oder Schalter 2 geschlossen sind siehe ODER-Verknüpfung (LED3). UND Gatter: Der Ausgang A eines UND-Gatters liefert nur dann ein Signal, wenn an beiden Eingängen ein elektrisches Signal anliegt. ODER Gatter: Der Ausgang A eines ODER-Gatters liefert nur dann ein Signal, wenn mindestens an einem der Eingänge ein elektrisches Signal anliegt. Das NICHT-Gatter hat nur einen Eingang. Der Ausgang A liefert nur dann ein Signal, wenn am Eingang kein Signal anliegt.

4 Lehrerversion KOPE Digitalelektronik Voraussetzung: Grundkompetenzen aus den Basiseperimenten Digitalelektronik und Nachbesprechung Gedankliche Problemstellungen: G-1: Schalttabelle Drei digitale Eingänge A, B und C sind mit Logik-Bausteinen verknüpft. Die Schüler müssen folgende Schaltung analysieren (ohne sie tatsächlich aufzubauen) und anschließend die Ergebnisse präsentieren. Eperimentelle Problemstellungen: E-1: Komparator Die Schüler sollen mit den drei Grundgattern eine Schaltung entwickeln, die zwei binäre Eingänge E1 und E2 miteinander vergleicht. Ist E1 = E2 soll die rote LED leuchten, bei E1 > E2 die grüne und bei E1< E2 die gelbe. Anschließend präsentieren die Schüler ihre Ergebnisse. Beobachten & Erfassen Untersuchen & Bearbeiten Bewerten & Anwenden Zuordnung zur Handlungskompetenz BE G-1 E-1 Erfassung Beschreibung - Fachsprache Zuordnung Untersuchungsfrage stellen Hypothesen aufstellen Recherche Planung eines Eperiments Protokollführung Durchführung eines Eperiments Interpretation der Ergebnisse Bewertung & Schlussfolgerung Kommunikation

5 Schülerversion KOPE Digitalelektronik Voraussetzung: Grundkompetenzen aus den Basiseperimenten Digitalelektronik und Nachbesprechung Gedankliche Problemstellungen: G-1: Schalttabelle Drei digitale Eingänge A, B und C sind mit Logik-Bausteinen verknüpft. Analysiere die Schaltung (ohne sie tatsächlich aufzubauen) und vervollständige die Tabelle. Präsentiert anschließend eure Ergebnisse. LED leuchtet 1 LED leuchtet nicht 0 A B C LED 1 LED Eperimentelle Problemstellungen: E-1: Komparator Die Schüler sollen mit den drei Grundgattern eine Schaltung entwickeln, die zwei binäre Eingänge E1 und E2 miteinander vergleicht. Ist E1 = E2 soll die rote LED leuchten, bei E1 > E2 die grüne und bei E1< E2 die gelbe. Anschließend präsentieren die Schüler ihre Ergebnisse.