Elektronik 4. Klaus Beuth. Vogel Buchverlag. 13. überarbeitete Auflage. unter Mitarbeit von Olaf Beuth. '10' \)~' q-j 0 l. ".,)' .,"\.
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- Theodor Schulze
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2 Inhaltsverzeichnis Vorwort 1 Grundbegriffe 11 Analoge und digitale Größendarstellung 111 Analoge Größendarstellung 112 Digitale Größendarstellung 12 Binäre und logische Zustände 13 Lernziel-Test 2 Logische Verknüpfungen 21 Grundfunktionen und Grundglieder (Grundelemente) 211 UND-Verknüpfung (Konjunktion) und UND-Glied (UND-Element) 212 ODER-Verknüpfung (Disjunktion) und ODER-Glied (ODER-Element) 213 Verneinung (Negation) und NICHT-Glied (NICHT-Element) Grundglieder (Grundelemente) 22 Zusammengesetzte Glieder (Elemente) 221 NANO-Glied (NANO-Element) 222 NOR-Glied (NOR-Element) 223 ÄQUIVALENZ-Glied (ÄQUIVALENZ-Element) 224 ANTIVALENZ-Glied (EXKLUSIV-ODER-Glied, XOR-Glied) 225 Verknüpfungsmöglichkeiten bei Gliedern mit zwei Eingängen 23 Glieder mit drei und mehr Eingängen 24 Lernziel-Test 3 Schaltungsanalyse 31 Wahrheitstabelle und Digitalschaltung 311 Wahrheitstabelle einer Digitalschaltung mit 2 Eingängen 312 Wahrheitstabelle einer Digitalschaltung mit 3 Eingängen 32 Funktionsgleichung und Digitalschaltung 321 Bestimmung der Funktionsgleichung einer gegebenen Digitalschaltung 322 Darstellung einer Digitalschaltung nach gegebener Funktionsgleichung 33 Soll-Verknüpfung und Ist-Verknüpfung 331 Bestimmung der Ist-Verknüpfung 332 Fehlerbestimmung 34 Lernziel-Test 4 Schaltalgebra 41 Variable und Konstante 42 Grundgesetze der Schaltalgebra Inf liek Der Onlineservice InfoClick bietet unter wwwvogel-buchverlagde nach Codeeingabe zusätzliche Informationen und Aktualisierungen zum Buch
3 43 Rechenregeln der Schaltalgebra Theoreme Kommutativgesetz und Assoziativgesetz Distributivgesetz Morgansche Gesetze Bindungsregel NAND- und NOR-Funktion Rechenbeispiele Lernziel-Test 69 5 Schaltungssynthese Aufbau von Verknüpfungsschaltungen nach vorgegebenen Bedingungen Normalformen ODER-Normalform UND-Normalform Vereinfachung und Umformung der ODER-Norma1form mit Hilfe der Schalt algebra 531 Vereinfachung der ODER-Normalform 532 Umformung der ODER-Normalform KV-Diagramme 541 KV-Diagramme für 2 Variable 542 KV-Diagramme für 3 Variable 543 KV-Diagramme für 4 Variable 544 KV-Diagramme für 5 Variable 545 KV-Diagramme für mehr als 5 Variable Berechnung von Verknüpfungsschaltungen 551 Allgemeine Hinweise 552 Digitale Wechselschaltung 553 Zwei-aus-Drei-Schaltung 554 Geradeschaltung 555 Schwellwertschaltung 556 Vergleichsschaltung (Komparator) 557 Transistor-Sortierschaltung Aufgaben zum Schaltungsentwurf 561 Steuerschaltung 562 Ungeradeschaltung 563 Majoritätsschaltung 564 Verriegelungsschaltung 565 Flugabwehr-Auslöseschaltung Lernziel-Test Schaltkreisfamilien Allgemeines Binäre Spannungspegel Positive und negative Logik Schaltungseigenschaften Leistungsaufnahme Pegelbereiche und Übertragungskennlinie Schaltzeiten Lastfaktoren Störsicherheiten Wired-Verknüpfungen 125 8
4 65 DTL-Schaltungen Allgemeines Standard-DTL-Schaltungen LSL-Schaltungen TTL-Schaltungen Aufbau und Arbeitsweise von TTL-Gliedern Standard-TTL Schaltungen Grenzdaten und Kenndaten Kennlinien Leistungsbedarf Low-Power-T'I'L (LTTL) High-Speed-TTL (HTTL) Schottky-TTL (STTL) Low-Power-Schottky-T'l'L (LSTTL) Advanced-Schottky-T'l'L (ASTTL) Advanced-Low-Power-Schottky-TTL (ALSTTL) Zusammenstellung wichtiger Eigenschaften ECL-Schaltungen MOS-Schaltungen Gefahr durch statische Aufladung PMOS NMOS emos Highspeed-CMOS (HCMOS) HCTMOS Advanced-CMOS (ACMOS) Verlustleistungen TTL-CMOS Kombinierte Bausteine (BiCMOS) Low- Voltage-Technology (LVT) Lernziel-Test 176 Zeitabhängige binäre Schaltungen Allgemeines Klassifizierung der Flipflop-Arten Nicht-taktgesteuerte Flipflops NOR-Flipflop (NOR-Latch) NA ND-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 20 I 754 Einflankengesteuerte JK-Flipflops Einflankengesteuerte D-Flipflops Zweiflankengesteuerte SR-Flipflops Zweiflankengesteuerte JK-Flipflops Weitere Flipflop-Schaltungen 215 9
5 76 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 KommasteIlen Addition von Dualzahlen Subtraktion von Dualzahlen Direkte Subtraktion Subtraktion durch Addition des Komplements Negative Dualzahlen BCD-Kode ZahlendarsteIlung 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 Kodierung von Textzeichen Kodes fester Wortlänge (Blockkodes) Kodes variabler Wortlänge (Shannon-Fano-Code, Huffman-Code) Rasterorientierte Kodes 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
6 912 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 101 Zählen und Zählerarten 102 Asynchronzähler Asynchrone Dualzähler Dual-Vorwärtszähler Dual-Rückwärtszähler Dualzähler mit umschaltbarer Zählrichtung Asynchrone BCD-Zähler BCD-Vorwärtszähler BCD-Rückwärtszähler BCD-Zähler mit umschaltbarer Zählrichtung Asynchrone Dekadenzähler BCD-Dekadenzähler Andere Dekadenzähler Asynchrone Module-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 1027 Asynchronzähler für den 3-Exzeß-Kode 103 Synchronzähler 1031 Das Synchronprinzip 1032 Synchrone Dualzähler Dual-Vorwärtszähler Dual-Rückwärtszähler Dualzähler mit umschaltbarer Zählrichtung 1033 Berechnung von Synchronzählern Berechnungsverfahren Berechnungsbeispiel 1034 Synchrone BCD-Zähler Berechnung eines Synchron-BCD-Vorwärtszählers Synchron-BCD-Vorwärtszählers als integrierte Schaltung 1035 Synchron-Zähler für den 3-Exzeß-Kode 104 Frequenzteiler 1041 Asynchrone Frequenzteiler mit festem Teilerverhältnis 1042 Synchrone Frequenzteiler mit festem Teilerverhältnis 1043 Frequenzteiler mit einstellbarem Teilerverhältnis 105 Lernziel-Test
7 11 Digitale Auswahl- und Verbindungsschaltungen 111 Datenselektor, Multiplexer, Demultiplexer Bit-zu-l-Bit-Datenselektor x 4-Bit-zu-4-Bit-Datenselektor x 8-Bit-zu-8-Bit-Datenselektor Bit-zu-1- Bit-Datenselektor-Multiplexcr 1115 I-Bit-zu-4-Bit-Demultiplexer 112 Adreßdekodierer Bit-Adreßdekodierer Bit-Adreßdekodierer 113 Digitaler Komparator 1131 I-Bit-Komparator Bit-Komparator für den BeD-Kode Bit-Komparator für den Dual-Kode 114 BUS-Schaltungen 1141 Aufbau und Arbeitsweise 1142 BUS-Standards 115 Lernziel-Test Register- und Speicherschaltungen 121 Schieberegister 1211 Schieberegister für serielle Ein- und Ausgabe 1212 Schieberegister mit Parallelausgabe 1213 Schieberegister mit Parallelausgabe und Paralleleingabe 1214 R Ingregls t er 1215 Schieberegister mit umschaltbarer Schieberichtung 122 Speicherregister 123 Schreib-Lese-Speicher (RAM) 1231 Statische RAM (SRAM) RAM-Speicherelement in TTL-Technik RAM-Speicherelement in NMOS-Technik Aufbau einer RAM-Speichermatrix 1232 Dynamische RAM (DRAM) Speicherelement eines dynamischen RAM Besonderheiten dynamischer RAM 1233 Speicheraufbau und Speicherkenngrößen Speicheraufbau Speicherkenngrößen Ausgewählte RAM 124 Festwertspeicher (ROM) 125 Programmierbare Festwertspeicher (PROM), 126 Löschbare programmierbare Festwertspeicher 1261 Festspeicher EPROM und REPROM 1262 Festspeicher EEROM (EEPROM) und EAROM 127 Magnetkernspeicher 1271 Speicherringkerne 1272 Magnetkernspeicher-Matrix, 1273 Schreib- und Lesevorgang 128 Magnetblasenspeicher 1281 Magnetblasen 1282 Magnetblasenschleifen 1283 Einschreiben einer Information 1284 Lesen einer Information
8 1285 Aufbau eines Magnetblasenspeichers Lernziel-Test Digital-Analog-Umsetzer, Analog-Digital-Umsetzer Digital-Analog-Umsetzer Prinzip der Digital-Analog-Umsetzung DA-Umsetzer mit gestuften Widerständen RI2R-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 Ha1baddierer Volladdierer Paralleladdierschaltung Serielle Addierschaltung Subtrahierschaltungen Halbsubtrahierer Vollsubtrahierer Bit-Subtrahierschaltung Subtrahierschaltung mit Volladdierern Addier-Subtrahier-Werk Multiplikationsschaltungen Paralle1-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
9 1624 FPLA-Schaltungen PROM-Schaltungen MACRO-Schaltungen PLD-Typen Programmierung von PLD Lernziel-Test,,, Lösungen der Aufgaben der Lernziel-Tests 539 Stichwortverzeichnis
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