Digitaltechnik II SS 2007

Transkript

1 Digitaltechnik II SS 27 Vorlesung mit begleitendem Praktikum Klaus Kasper

2 Achtung! Vorlesung am fällt aus! Nächste Vorlesung am !

3 Organisation des Praktikums Betreuung: Michael Müller, Klaus Kasper Ort: D.3 4-tägig (6 Praktikumstage) 2er Gruppen Vorbereitung: Wahrheitstabellen, KV- Diagramme, Umformungen, Hintergrund Durchführung: Aufgaben werden einzeln testiert Protokoll: kurze Darstellung der Experimente in vollständigen Sätzen, Diskussion von Problemen

4 Praktikum Freitag 4:5 5:45 und 6:-7:3 (Start X: 3.3.7, Start Y: 3.4.7) 6 Aufgaben Aufgaben und Gerätebeschreibung unter: 2/materialien-zur-veranstaltung-digitaltechnik-2.html

5 Digi Board

6

7 Schein Erfolgreiches Praktikum (Vorbereitung, Ausarbeitung, 6 Aufgaben) Praktikum ist Zulassungsbedingung für die Klausur Online Belegung der Klausur bis Abmeldung bis Termin: Mo , 8:3h D4/44, D4/43

8 Überblick Digitaltechnik I Boole sche Algebra (Grundlagen, Rechenregeln, KV-Diagramme) Schaltalgebra (Gatter z.b. OR, NOR) Schaltnetze (Analyse/Synthese, Addierer, Multiplexer)

9 Überblick Digitaltechnik II Schaltwerke (Flip-Flop, Schieberegister) Programmierbare Bausteine (EPROM, CPLD, FPGA) Speicherbausteine (RAM, ROM) Information und Codierung (Huffman- Codierung, Hamming-Distanz) Massenspeicher (HDD, CD, DVD) Automaten

10 Literatur Wietzke, J.; Digitaltechnik & 2 (Skript). Beuth, K.; Beuth, O.; Digitaltechnik; Vogel Fachbuch; 23. Siemers, Ch.; Sikora, A. (Hrg.); Taschenbuch Digitaltechnik; Fachbuchverlag Leipzig; 23. Schiffmann, W.; Schmitz, R.; Technische Informatik & 2; Springer Verlag; 23. Fricke, K.; Digitaltechnik; Lehr- und Arbeitsbuch für Elektrotechniker und Informatiker; Vieweg; 22. Deichelmann, H.; Digitaltechnik (Skript).

11 Schaltnetze vs. Schaltwerke Schaltnetz: Ausgangszustand hängt nur vom aktuellen Eingangszustand ab A = f( E) Schaltwerk: Ausgangszustand kann von allen bisherigen Eingangszuständen abhängen A= fet ( ( ), Et ( ),..., Et ( )) n n

12 Schaltwerke sequentielle Schaltungen Rückkopplung von Ausgangszuständen auf die Eingänge einer Schaltung Realisierung eines Gedächtnisses Darstellung durch Zustandstabelle oder Zustandsdiagramm

13 Bistabiles System Das System kann den Zustand oder den Zustand annehmen. Der Zustand kann von außen über die Eingänge gesetzt werden. Der Zustand kann am Ausgang abgefragt werden. Der gesetzte Zustand bleibt erhalten, wenn die Eingänge mit definierten Werten belegt werden.

14 Realisierung S R Q t R Q t- Q S -

15 Realisierung durch Verzögerung

16 Konstruktion SR-Latch I Wahrheitstabelle Disjunktive Normalform Vereinfachung über KV-Diagramm Realisierung mit Gattern

17 Konstruktion SR-Latch II * * Q Q* R S Wahrheitstabelle * * Q* R S KV-Diagramm ( * ) S Q R

18 Konstruktion SR-Latch III Q* R * * S Q = S Q R * ( ) Q = S Q R * ( ) Q = S Q R * ( )

19 Markieren stabiler Zustände Q Q* R * * S

20 Nomenklatur Q Q* S R Q Bezeichnung Q * Speichern R * * Rücksetzen (Reset) S Setzen (Set) - Verboten

21 NAND SR-Flip-Flop

22

23

24 !Q

25 Zustandsdiagramm für SR- Latch S R S R S R S R S R S R S R

26 SR-Latch einfaches Speicherelement zur Aufnahme der binären Werte oder hier nicht getaktet allgemein: Bistabile Kippstufe (Flip- Flop) Hazards und Läufe werden später betrachtet

27 Schaltsymbol für SR-Flip-Flop zustandsunabhängig

28 zustandsgesteuertes SR-Flip- Flop Diskutieren Sie die Funktionsweise der Schaltung!

29 Zustandstabelle T S R Q Reaktion Q* speichern Q* speichern Q* speichern Q* speichern Q* speichern Reset Set - verboten

30 Schaltsymbol zustandsgesteuertes SR-Flip-Flop

31 Master-Slave Flip-Flop Diskutieren Sie bitte die Funktionsweise der Schaltung!

32 Master-Slave Flip-Flop Zwei pegelgesteuerte Flip-Flop zwei Speicher besonders sicher Information steht am Slave-Flip-Flop erst verzögert zur Verfügung

33 Frequenz, Phase, Amplitude Eine cos-schwingung (oder sin-schwingung) x(t) lässt sich durch drei Parameter vollständig beschreiben: xt ( ) = Acos(2 πft+ φ) U[V] Frequenz f: 2 volle Schwingungen pro Sekunde, f = 2 Hz Phase φ: Verschiebung gegen null, φ = -,6 - t[s] Amplitude A: maximale Auslenkung, A = V

34 Übungsaufgabe Konstruktion eines SR-Latch mit NOR Gattern