Digitaltechnik:
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| Main Author: | |
|---|---|
| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Würzburg
Vogel
1998
|
| Edition: | 10., überarb. und erw. Aufl. |
| Series: | Elektronik
4 |
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | 559 S. graph. Darst. |
| ISBN: | 3802317556 |
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KLAUS BEUTH
DIGITALTECHNIK
10., UEBERARBEITETE UND ERWEITERTE AUFLAGE
UNTER MITARBEIT VON ANNETTE BEUTH
VOGEL BUCHVERLAG
INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT 5
1 GRUNDBEGRIFFE 15
1.1 ANALOGE UND DIGITALE GROESSENDARSTELLUNG 15
1.1.1 ANALOGE GROESSENDARSTELLUNG 15
1.1.2 DIGITALE GROESSENDARSTELLUNG 17
1.2 BINAERE UND LOGISCHE ZUSTAENDE 18
1.3 LERNZIEL-TEST 22
2 LOGISCHE VERKNUEPFUNGEN 23
2.1 GRUNDFUNKTIONEN UND GRUNDGLIEDER (GRUNDELEMENTE) 23
2.1.1 UND-VERKNUEPFUNG (KONJUNKTION) UND UND-GLIED (UND-ELEMENT) ... 23
2.1.2 ODER-VERKNUEPFUNG (DISJUNKTION) UND ODER-GLIED (ODER-ELEMENT) 24
2.1.3 VERNEINUNG (NEGATION) UND NICHT-GLIED (NICHT-ELEMENT) 25
2.1.4 GRUNDGLIEDER (GRUNDELEMENTE) 26
2.2 ZUSAMMENGESETZTE GLIEDER (ELEMENTE) 27
2.2.1 NAND-GLIED (NAND-ELEMENT) 27
2.2.2 NOR-GLIED (NOR-ELEMENT) 28
2.2.3 AEQUIVALENZ-GLIED (AEQUIVALENZ-ELEMENT) 29
2.2.4 ANTIVALENZ-GLIED (EXKLUSIV-ODER-GLIED, XOR-GLIED) 30
2.2.5 VERKNUEPFUNGSMOEGLICHKEITEN BEI GLIEDERN MIT ZWEI EINGAENGEN 32
2.3 GLIEDER MIT DREI UND MEHR EINGAENGEN 33
2.4 LERNZIEL-TEST 35
3 SCHALTUNGSANALYSE 37
3.1 WAHRHEITSTABELLE UND DIGITALSCHALTUNG 37
3.1.1 WAHRHEITSTABELLE EINER DIGITALSCHALTUNG MIT 2 EINGAENGEN 37
3.1.2 WAHRHEITSTABELLE EINER DIGITALSCHALTUNG MIT 3 EINGAENGEN 38
3.2 FUNKTIONSGLEICHUNG UND DIGITALSCHALTUNG 40
3.2.1 BESTIMMUNG DER FUNKTIONSGLEICHUNG EINER GEGEBENEN DIGITALSCHALTUNG
.. 40
3.2.2 DARSTELLUNG EINER DIGITALSCHALTUNG NACH GEGEBENER
FUNKTIONSGLEICHUNG.. 42
3.3 SOLL-VERKNUEPFUNG UND IST-VERKNUEPFUNG 43
3.3.1 BESTIMMUNG DER IST-VERKNUEPFUNG 43
3.3.2 FEHLERBESTIMMUNG 45
3.4 LERNZIEL-TEST 46
4 SCHALTALGEBRA 49
4.1 VARIABLE UND KONSTANTE 49
4.2 GRUNDGESETZE DER SCHALTALGEBRA 50
4.3 RECHENREGELN DER SCHALTALGEBRA 51
4.3.1 THEOREME 51
4.3.2 KOMMUTATIVGESETZ UND ASSOZIATIVGESETZ 53
4.3.3 DISTRIBUTIVGESETZ 54
4.3.4 MORGANSCHE GESETZE 56
4.3.5 BINDUNGSREGEL 58
4.4 NAND- UND NOR-FUNKTION 59
4.5 RECHENBEISPIELE 64
4.6 LERNZIEL-TEST 69
7
5 SCHALTUNGSSYNTHESE ..... 71
5.1 AUFBAU VON VERKNUEPFUNGSSCHALTUNGEN NACH VORGEGEBENEN BEDINGUNGEN 71
5.2 NORMALFORMEN 74
5.2.1 ODER-NORMALFORM 74
5.2.2 UND-NORMALFORM 78
5.3 VEREINFACHUNG UND UMFORMUNG DER ODER-NORMALFORM MIT HILFE DER
SCHALT
ALGEBRA 79
5.3.1 VEREINFACHUNG DER ODER-NORMALFORM 79
5.3.2 UMFORMUNG DER ODER-NORMALFORM 80
5.4 KV-DIAGRAMME 82
5.4.1 KV-DIAGRAMME FUER 2 VARIABLE 82
5.4.2 KV-DIAGRAMME FUER 3 VARIABLE 87
5.4.3 KV-DIAGRAMME FUER 4 VARIABLE 90
5.4.4 KV-DIAGRAMME FUER 5 VARIABLE 94
5.4.5 KV-DIAGRAMME FUER MEHR ALS 5 VARIABLE 97
5.5 BERECHNUNG VON VERKNUEPFUNGSSCHALTUNGEN 99
5.5.1 ALLGEMEINE HINWEISE 99
5.5.2 DIGITALE WECHSELSCHALTUNG 99
5.5.3 ZWEI-AUS-DREI-SCHALTUNG 101
5.5.4 GERADESCHALTUNG 103
5.5.5 SCHWELLWERTSCHALTUNG 105
5.5.6 VERGLEICHSSCHALTUNG (KOMPARATOR) 106
5.5.7 TRANSISTOR-SORTIERSCHALTUNG 107
5.6 AUFGABEN ZUM SCHALTUNGSENTWURF 109
5.6.1 STEUERSCHALTUNG 109
5.6.2 UNGERADESCHALTUNG 109
5.6.3 MAJORITAETSSCHALTUNG 110
5.6.4 VERRIEGELUNGSSCHALTUNG 110
5.6.5 FLUGABWEHR-AUSLOESESCHALTUNG 111
5.7 LERNZIEL-TEST 111
6 SCHALTKREISFAMILIEN 113
6.1 ALLGEMEINES 113
6.2 BINAERE SPANNUNGSPEGEL ... . 115
6.3 POSITIVE UND NEGATIVE LOGIK 117
6.4 SCHALTUNGSEIGENSCHAFTEN 119
6.4.1 LEISTUNGSAUFNAHME 119
6.4.2 PEGELBEREICHE UND UEBERTRAGUNGSKENNLINIE 119
6.4.3 SCHALTZEITEN 121
6.4.4 LASTFAKTOREN 122
6.4.5 STOERSICHERHEITEN 123
6.4.6 WIRED-VERKNUEPFUNGEN 125
6.5 DTL-SCHALTUNGEN 127
6.5.1 ALLGEMEINES 127
6.5.2 STANDARD-DTL-SCHALTUNGEN 127
6.5.3 LSL-SCHALTUNGEN 130
6.6 TTL-SCHALTUNGEN 133
6.6.1 AUFBAU UND ARBEITSWEISE VON TTI^GLIEDERN 133
6.6.2 STANDARD-TTL 140
6.6.2.1 SCHALTUNGEN 140
6.6.2.2 GRENZDATEN UND KENNDATEN 143
6.6.2.3 KENNLINIEN 146
6.6.2.4 LEISTUNGSBEDARF 152
8
6.6.3 LOW-POWER-TTL (LTTL) : 152
6.6.4 HIGH-SPEED-TTL (HTTL) 153
6.6.5 SCHOTTKY-TTL (STTL) 153
6.6.6 LOW-POWER-SCHOTTKY-TTL (LSTTL) 155
6.6.7 ZUSAMMENSTELLUNG WICHTIGER EIGENSCHAFTEN 156
6.7 ECL-SCHALTUNGEN 157
6.8 MOS-SCHALTUNGEN 161
6.8.1 GEFAHR DURCH STATISCHE AUFLADUNG 162
6.8.2 PMOS 162
6.8.3 NMOS 165
6.8.4 CMOS (COS-MOS) 167
6.9 LERNZIEL-TEST 175
ZEITABHAENGIGE BINAERE SCHALTUNGEN 177
7.1 ALLGEMEINES 177
7.2 KLASSIFIZIERUNG DER FLIPFLOP-ARTEN 182
7.3 NICHT-TAKTGESTEUERTE FLIPFLOPS 184
7.3.1 NOR-FLIPFLOP (NOR-LATCH) 184
7.3.2 NAND-FLIPFLOP (NAND-LATCH) 185
7.4 TAKTZUSTANDSGESTEUERTE FLIPFLOPS 186
7.4.1 SR-FLIPFLOP 187
7.4.2 SR-FLIPFLOP MIT DOMINIERENDEM R-EINGANG 189
7.4.3 E-FLIPFLOP 190
7.4.4 D-FLIPFLOP 190
7.4.5 DATENBLAETTER 191
7.5 TAKTFLANKENGESTEUERTE FLIPFLOPS 193
7.5.1 IMPULSGLIEDER 196
7.5.2 EINFLANKENGESTEUERTE SR-FLIPFLOPS 197
7.5.3 EINFLANKENGESTEUERTE T-FLIPFLOPS 199
7.5.4 EINFLANKENGESTEUERTE JK-FLIPFLOPS 201
7.5.5 EINFLANKENGESTEUERTE D-FLIPFLOPS 205
7.5.6 ZWEIFLANKENGESTEUERTE SR-FLIPFLOPS 207
7.5.7 ZWEIFLANKENGESTEUERTE JK-FLIPFLOPS 209
7.5.8 WEITERE FLIPFLOP-SCHALTUNGEN 213
7.6 ZEITABLAUF-DIAGRAMME 214
7.7 CHARAKTERISTISCHE GLEICHUNGEN 218
7.8 MONOSTABILE KIPPSTUFEN 224
7.9 VERZOEGERUNGSGLIEDER 229
7.10 LERNZIEL-TEST 233
BINAERE KODES UND ZAHLENSYSTEME 237
8.1 ALLGEMEINES 237
8.2 DUALES ZAHLENSYSTEM 237
8.2.1 AUFBAU DES DUALEN ZAHLENSYSTEMS 237
8.2.2 UMWANDLUNG VON DUALZAHLEN IN DEZIMALZAHLEN 239
8.2.3 UMWANDLUNG VON DEZIMALZAHLEN IN DUALZAHLEN 239
8.2.4 DUALZAHLEN MIT KOMMASTELLEN 240
8.2.5 ADDITION VON DUALZAHLEN 241
8.2.6 SUBTRAKTION VON DUALZAHLEN 243
8.2.6.1 DIREKTE SUBTRAKTION 243
8.2.6.2 SUBTRAKTION DURCH ADDITION DES KOMPLEMENTS 244
8.2.7 NEGATIVE DUALZAHLEN 247
9
8.3 BCD-KODE 249
8.3.1 ZAHLENDARSTELLUNG IM BCD-KODE 249
8.3.2 ADDITION IM BCD-KODE 251
8.3.3 SUBTRAKTION IM BCD-KODE 252
8.4 WEITERE TETRADEN-KODES 254
8.4.1 3-EXZESS-KODE 255
8.4.2 AIKEN-KODE 256
8.4.3 GRAY-KODE 258
8.5 HEXADEZIMALES ZAHLENSYSTEM 260
8.5.1 AUFBAU DES HEXADEZIMALSYSTEMS 260
8.5.2 UMWANDLUNG VON HEXADEZIMALZAHLEN IN DEZIMALZAHLEN 261
8.5.3 UMWANDLUNG VON DEZIMALZAHLEN IN HEXADEZIMALZAHLEN 262
8.5.4 UMWANDLUNG VON DUALZAHLEN IN HEXADEZIMALZAHLEN 264
8.5.5 UMWANDLUNG VON HEXADEZIMALZAHLEN IN DUALZAHLEN 267
8.6 OKTALES ZAHLENSYSTEM 267
8.6.1 AUFBAU DES OKTALSYSTEMS 267
8.6.2 UMWANDLUNG VON OKTALZAHLEN 268
8.7 FEHLERERKENNENDE KODES 271
8.7.1 BEGRIFF DER REDUNDANZ 271
8.7.2 DUALERGAENZTER KODE 271
8.7.3 ZWEI-AUS-FUENF-KODES 273
8.7.4 DREI-AUS-FUENF-KODES 274
8.7.5 ZWEI-AUS-SIEBEN-KODES 275
8.8 FEHLERKORRIGIERENDE KODES 276
8.8.1 ARBEITSWEISE 276
8.8.2 HAMMING-KODE 277
8.9 LERNZIEL-TEST 281
9 KODE- UND PEGEL-UMSETZERSCHALTUNGEN 285
9.1 KODEUMSETZER 285
9.1.1 BERECHNUNG VON KODEUMSETZERN 285
9.1.2 DEZIMAL-BCD-KODEUMSETZER 287
9.1.3 BCD-DEZIMAL-KODEUMSETZER 290
9.1.4 DEZIMAL-3-EXZESS-KODEUMSETZER 293
9.1.5 3-EXZESS-DEZIMAL-KODEUMSETZER 294
9.1.6 DEZIMAL-7-SEGMENT-KODEUMSETZER 295
9.1.7 BCD-7-SEGMENT-KODEUMSETZER 297
9.2 PEGELUMSETZER 303
9.2.1 ALLGEMEINES 303
9.2.2 AUFBAU VON PEGELUMSETZERN 304
9.2.3 PEGELUMSETZER ALS INTEGRIERTE SCHALTUNGEN 308
9.3 LERNZIEL-TEST 308
10 ZAEHLER UND FREQUENZTEILER 309
10.1 ZAEHLEN UND ZAEHLERARTEN 309
10.2 ASYNCHRONZAEHLER 311
10.2.1 ASYNCHRONE DUALZAEHLER 311
10.2.1.1 DUAL-VORWAERTSZAEHLER 311
10.2.1.2 DUAL-RUECKWAERTSZAEHLER 318
10.2.1.3 DUALZAEHLER MIT UMSCHALTBARER ZAEHLRICHTUNG 321
10.2.2 ASYNCHRONE BCD-ZAEHLER 323
10.2.2.1 BCD-VORWAERTSZAEHLER 323
10.2.2.2 BCD-RUECKWAERTSZAEHLER 326
10
10.2.2.3 BCD-ZAEHLER MIT UMSCHALTBARER ZAEHLRICHTUNG 327
10.2.3 ASYNCHRONE DEKADENZAEHLER 329
10.2.3.1 BCD-DEKADENZAEHLER 329
10.2.3.2 ANDERE DEKADENZAEHLER 329
10.2.4 ASYNCHRONE MODULO-N-ZAEHLER 330
10.2.4.1 PRINZIP DER MODULO-N-ZAEHLER 330
10.2.4.2 MODULO-5-ZAEHLER 330
10.2.4.3 MODULO-60-ZAEHLER 332
10.2.4.4 MODULO-13-ZAEHLER MIT WARTEPFLICHT 333
10.2.5 ASYNCHRONE VORWAHLZAEHLER 333
10.2.6 ASYNCHRONZAEHLER FUER DEN AIKEN-KODE 334
10.2.7 ASYNCHRONZAEHLER FUER DEN 3-EXZESS-KODE 334
10.3 SYNCHRONZAEHLER 335
10.3.1 DAS SYNCHRONPRINZIP 335
10.3.2 SYNCHRONE DUALZAEHLER 336
10.3.2.1 DUAL-VORWAERTSZAEHLER 337
10.3.2.2 DUAL-RUECKWAERTSZAEHLER 338
10.3.2.3 DUALZAEHLER MIT UMSCHALTBARER ZAEHLRICHTUNG 341
10.3.3 BERECHNUNG VON SYNCHRONZAEHLERN 341
10.3.3.1 BERECHNUNGSVERFAHREN 341
10.3.3.2 BERECHNUNGSBEISPIEL 342
10.3.4 SYNCHRONE BCD-ZAEHLER 347
10.3.4.1 BERECHNUNG EINES SYNCHRON-BCD-VORWAERTSZAEHLERS 347
10.3.4.2 SYNCHRON-BCD-VORWAERTSZAEHLERS ALS INTEGRIERTE SCHALTUNG 353
10.3.5 SYNCHRON-ZAEHLER FUER DEN 3-EXZESS-KODE 353
10.4 FREQUENZTEILER 358
10.4.1 ASYNCHRONE FREQUENZTEILER MIT FESTEM TEILERVERHAELTNIS 358
10.4.2 SYNCHRONE FREQUENZTEILER MIT FESTEM TEILERVERHAELTNIS 362
10.4.3 FREQUENZTEILER MIT EINSTELLBAREM TEILERVERHAELTNIS 362
10.5 LERNZIEL-TEST 366
11 DIGITALE AUSWAHL- UND VERBINDUNGSSCHALTUNGEN 367
11.1 DATENSELEKTOR, MULTIPLEXER, DEMULTIPLEXER 367
11.1.1 4-BIT-ZU-L-BIT-DATENSELEKTOR 367
11.1.2 2 X 4-BIT-ZU-4-BIT-DATENSELEKTOR 368
11.1.3 4 X 8-BIT-ZU-8-BIT-DATENSELEKTOR 369
11.1.4 16-BIT-ZU-L-BIT-DATENSELEKTOR-MULTIPLEXER 370
11.1.5 L-BIT-ZU-4-BIT-DEMULTIPLEXER 370
11.2 ADRESSDEKODIERER 373
11.2.1 2-BIT-ADRESSDEKODIERER 373
11.2.2 4-BIT-ADRESSDEKODIERER 374
11.3 DIGITALER KOMPARATOR 374
11.3.1 1-BIT-KOMPARATOR 375
11.3.2 3-BIT-KOMPARATOR FUER DEN BCD-KODE 376
11.3.3 4-BIT-KOMPARATOR FUER DEN DUAL-KODE 379
11.4 BUS-SCHALTUNGEN 381
11.4.1 AUFBAU UND ARBEITSWEISE 381
11.4.2 BUS-STANDARDS 383
11.5 LERNZIEL-TEST 384
12 REGISTER- UND SPEICHERSCHALTUNGEN 385
12.1 SCHIEBEREGISTER 385
12.1.1 SCHIEBEREGISTER FUER SERIELLE EIN- UND AUSGABE 385
11
12.1.2 SCHIEBEREGISTER MIT PARALLELAUSGABE 389
12.1.3 SCHIEBEREGISTER MIT PARALLELAUSGABE UND PARALLELEINGABE 390
12.1.4 RINGREGISTER 391
12.1.5 SCHIEBEREGISTER MIT UMSCHALTBARER SCHIEBERICHTUNG 392
12.2 SPEICHERREGISTER 393
12.3 SCHREIB-LESE-SPEICHER (RAM) 395
12.3.1 STATISCHE RAM (SRAM) 396
12.3.1.1 RAM-SPEICHERELEMENT IN TTL-TECHNIK 396
12.3.1.2 RAM-SPEICHERELEMENT IN NMOS-TECHNIK 398
12.3.1.3 AUFBAU EINER RAM-SPEICHERMATRIX 399
12.3.2 DYNAMISCHE RAM (DRAM) 400
12.3.2.1 SPEICHERELEMENT EINES DYNAMISCHEN RAM 400
12.3.2.2 BESONDERHEITEN DYNAMISCHER RAM 401
12.3.3 SPEICHERAUFBAU UND SPEICHERKENNGROESSEN 402
12.3.3.1 SPEICHERAUFBAU 402
12.3.3.2 SPEICHERKENNGROESSEN 404
12.3.3.3 AUSGEWAEHLTE RAM 405
12.4 FESTWERTSPEICHER (ROM) 415
12.5 PROGRAMMIERBARE FESTWERTSPEICHER (PROM) 420
12.6 LOESCHBARE PROGRAMMIERBARE FESTWERTSPEICHER 421
12.6.1 FESTSPEICHER EPROM UND REPROM 421
12.6.2 FESTSPEICHER EEROM (EEPROM) UND EAROM 429
12.7 MAGNETKERNSPEICHER 430
12.7.1 SPEICHERRINGKERNE 430
12.7.2 MAGNETKERNSPEICHER-MATRIX 431
12.7.3 SCHREIB- UND LESEVORGANG 432
12.8 MAGNETBLASENSPEICHER 433
12.8.1 MAGNETBLASEN 433
12.8.2 MAGNETBLASENSCHLEIFEN 434
12.8.3 EINSCHREIBEN EINER INFORMATION 437
12.8.4 LESEN EINER INFORMATION 438
12.8.5 AUFBAU EINES MAGNETBLASENSPEICHERS 438
12.9 LERNZIEL-TEST 440
13 DIGITAL-ANALOG-UMSETZER, ANALOG-DIGITAL-UMSETZER 443
13.1 DIGITAL-ANALOG-UMSETZER 443
13.1.1 PRINZIP DER DIGITAL-ANALOG-UMSETZUNG 443
13.1.2 DA-UMSETZER MIT GESTUFTEN WIDERSTAENDEN 444
13.1.3 R/2R-DA-UMSETZER 446
13.2 ANALOG-DIGITAL-UMSETZER 448
13.2.1. PRINZIP DER ANALOG-DIGITAL-UMSETZUNG 448
13.2.2 AD-UMSETZER NACH DEM SAEGEZAHNVERFAHREN 451
13.2.3 AD-UMSETZER NACH DEM DUAL-SLOPE-VERFAHREN 453
13.2.4 AD-UMSETZER NACH DEM KOMPENSATIONSVERFAHREN 455
13.2.5 AD-UMSETZER NACH DEM SPANNUNGS-FREQUENZ-VERFAHREN 457
13.2.6 AD-UMSETZER NACH DEM DIREKTVERFAHREN 459
13.3 LERNZIEL-TEST 460
14 RECHENSCHALTUNGEN 461
14.1 HALBADDIERER 461
14.2 VOLLADDIERER 463
14.3 PARALLELADDIERSCHALTUNG 466
14.4 SERIELLE ADDIERSCHALTUNG 467
14.5 SUBTRAHIERSCHALTUNGEN 469
14.5.1 HALBSUBTRAHIERER 470
12
14.5.2 VOLLSUBTRAHIERER 470
14.5.3 4-BIT-SUBTRAHIERSCHALTUNG 473
14.5.4 SUBTRAHIERSCHALTUNG MIT VOLLADDIERERN 474
14.6 ADDIER-SUBTRAHIER-WERK 475
14.7 MULTIPLIKATIONSSCHALTUNGEN 478
14.7.1 PARALLEL-MULTIPLIKATIONSSCHALTUNG 479
14.7.2 SERIELLE MULTIPLIKATIONSSCHALTUNG 482
14.8 LERNZIEL-TEST 484
15 MIKROPROZESSOREN UND MIKROCOMPUTER 485
15.1 DER MIKROPROZESSOR ALS UNIVERSALSCHALTUNG 485
15.2 ARITHMETISCH-LOGISCHE EINHEIT (ALU) 485
15.3 AKKUMULATOR 489
15.4 AKKUMULATOR MIT DATENSPEICHER 491
15.5 PROGRAMMGESTEUERTER VEREINFACHTER RECHNER 493
15.6 MIKROPROZESSORBAUSTEINE 496
15.6.1 MIKROPROZESSORTYPEN 496
15.6.2 MIKROPROZESSOR SAB 8080A 497
15.6.3 ZUSATZBAUSTEINE FUER MIKROPROZESSOREN 500
15.7 MIKROCOMPUTER 503
15.8 LERNZIEL-TEST 505
16 PROGRAMMIERBARE LOGIKSCHALTUNGEN 507
16.1 HERSTELLERPROGRAMMIERTE LOGIKSCHALTUNGEN 507
16.2 ANWENDERPROGRAMMIERBARE LOGIKSCHALTUNGEN 509
16.2.1 GRUNDLAGEN 509
16.2.2 PAL-SCHALTUNGEN 513
16.2.3 GAL-SCHALTUNGEN 517
16.2.4 FPLA-SCHALTUNGEN 521
16.2.5 PROM-SCHALTUNGEN 523
16.2.6 MACRO-SCHALTUNGEN 524
16.3 PLD-TYPEN 526
16.4 PROGRAMMIERUNG VON PLD 527
16.5 LERNZIEL-TEST 528
17 LOESUNGEN DER AUFGABEN DER LERNZIEL-TESTS 531
STICHWORTVERZEICHNIS 553
13
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