Digitaltechnik

1 Digitaltechnik und Nachrichtentechnik.- 1.1 Definition der Digitaltechnik.- 1.2 Darstellungsarten von Nachrichten.- 1.3 Nachrichtenverarbeitende Systeme.- 2 Zahlen.- 2.1 Zahlensysteme.- 2.2 Umwandlungen von und in Dezimalzahlen.- 2.3 Fest- und Gleitkommadarstellung von Zahlen.- 2.4 Darstellung positiver und negativer Zahlen.- 2.5 Dualarithmetik.- 2.5.1 Addition.- 2.5.2 Subtraktion.- 2.5.3 Multiplikation.- 2.5.4 Division.- 3 Codes.- 3.1 Begriffsbestimmung.- 3.2 Binär-dezimale Codes (BCD-Codes).- 3.3 Einschrittige Codes.- 3.4 Gesicherte Codes.- 3.4.1 Fehlererkennbare Codes.- 3.4.1.1 Quersummenprüfung. 3.4.1.2 Gleichgewichtige Codes.- 3.4.2 Fehlerkorrigierbare Codes.- 3.4.2.1 Blockverfahren. 3.4.2.2 Hamming-Codes.- 3.5 Alphanumerische Codes.- 4 Schaltalgebra.- 4.1 Grundlagen.- 4.2 Funktionen der Schaltalgebra.- 4.2.1 Funktionstabelle.- 4.2.2 Funktionen von einer Binärvariablen.- 4.2.3 Funktionen von zwei Binärvariablen.- 4.3 Vollformen und Normalformen.- 4.3.1 Vollkonjunktionen und Volldisjunktionen.- 4.3.2 Disjunktive und konjunktive Normalform.- 4.4 Rechenregeln der Schaltalgebra.- 4.4.1 Allgemeine Regeln.- 4.4.2 Regeln für Festwerte.- 4.4.3 Regeln für eine Variable und Festwerte.- 4.4.4 Shannonsches Theorem.- 4.5 Aufstellen von Funktionen.- 4.5.1 Eindeutige Funktionen.- 4.5.2 Redundante Funktionen.- 4.6 Vereinfachen von Funktionen.- 4.6.1 Vorbetrachtungen.- 4.6.2 Rechnerisches Verfahren nach Quine und McCluskey.- 4.6.3 Graphisches Verfahren nach Karnaugh und Veitch.- 4.6.3.1 KV-Diagramm. 4.6.3.2 Darstellen und Vereinfachen von Funktionen im KV-Diagramm. 4.6.3.3 Regeln für das Vereinfachen im KV-Diagramm.- 5 Elektronische Schalter.- 5.1 Idealer und realer Schalter.- 5.2 Bipolarer Transistor als Schalter.- 5.2.1 Ausgangskennlinienfeld und Schaltzustände.- 5.2.2 Statische Dimensionierung.- 5.2.3 Schaltzeiten.- 5.2.4 Ungesättigter Transistorschalter.- 5.2.5 Gegentaktschalter.- 5.3 Unipolarer Transistor als Schalter.- 6 Logische Schaltungen.- 6.1 Grundlagen.- 6.2 UND- und ODER-Schaltungen.- 6.2.1 Diodenschaltungen.- 6.2.1.1 Arbeitsweise. 6.2.1.2 Dimensionierung. 6.2.1.3 Erweiterung der Anzahl der Eingänge.- 6.2.2 Transistorschaltungen.- 6.3 NAND- und NOR-Schaltungen.- 6.3.1 Schaltungen aus Diodenverknüpfungen und Negationen.- 6.3.2 Schaltungen aus Negationen im Parallehmd Serienbetrieb.- 6.4 Schaltkreisfamilien.- 6.4.1 DTL-Schaltkreise.- 6.4.2 TTL-Schaltkreise.- 6.4.3 ECL-Schaltkreise.- 6.4.4 I2L-Schaltkreise.- 6.4.5 MOS-Schaltkreise.- 6.4.6 Vergleich der Schaltkreisfamilien.- 7 Kippstufen.- 7.1 Flipflops (bistabile Kippstufen).- 7.1.1 Basis-Flipflops (bistabile Grundschaltungen).- 7.1.1.1 NOR-Basis-Flipflop. 7.1.1.2 Übergangstabelle. 7.1.1.3 Graph. 7.1.1.4 Synthesetabelle. 7.1.1.5 NAND-Basis-Flipflop.- 7.1.2 Taktgesteuerte Flipflops.- 7.1.2.1 Taktzustandssteuerung.7.1.2.2 Taktflankensteuerung. 7.1.2.3 Master-S lave-Flipflop.- 7.2 Monoflops (monostabile Kippstufen).- 7.2.1 Monoflops mit Differenziergliedern.- 7.2.2 Monoflops mit Verzögerungsgliedern.- 7.2.3 Retriggerbare Monoflops.- 7.3 Multivibratoren (astabile Kippstufen.- 7.3.1 Multivibrator mit Differenziergliedern.- 7.3.2 Multivibratoren mit Verzögerungsgliedern.- 7.3.3 Multivibratoren mit Quarzsteuerung.- 7.4 Schwellwertschalter.- 7.4.1 Schwellwertschalter mit Operationsverstärkern.- 7.4.1.1 Invertierender Schwellwertschalter. 7.4.1.2 Nichtinvertierender Schwellwertschalter. 7.4.1.3 Verschieben der Schwellenspannungen.- 7.4.2 Schwellwertschalter aus Negationen.- 7.4.3 Schwellwertschalter aus diskreten Bauelementen.- 8 Zähler und Schieberegister.- 8.1 Grundsätzliches.- 8.2 Synchrone Zähler.- 8.2.1 Steuerung der taktabhängigen Informationseingänge.- 8.2.2 Steuerung des Zähltakts.- 8.3 Asynchrone Zähler.- 8.3.1 Steuerung der taktabhängigen Informationseingänge.- 8.3.2 Steuerung der taktabhängigen und der taktunabhängigen Informationseingänge.- 8.4 Schieberegister.- 9 Rechenschaltungen.- 9.1 Halbaddierer.- 9.2 Volladdierer.- 9.3 Addition mehrstelliger Dualzahlen.- 9.3.1 Paralleladdition.- 9.3.2 Serienaddition.- 9.4 Dezimale Addierer.- 9.5 Subtrahierer.- 9.6 Arithmetisch-logische Einheit (ALU).- 10 Zahlenvergleichsschaltungen.- 10.1 Statische Zahlenvergleichsschaltungen.- 10.1.1 Vergleich durch Differenzbildung.- 10.1.2 Stellenweiser Vergleich.- 10.1.3 Vergleich durch allgemeines Schaltnetz.- 10.2 Dynamische Zahlenvergleichsschaltungen.- 11 Code-Umsetzer.- 11.1 Statische Code-Umsetzer.- 11.1.1 Allgemeine Code-Umsetzer.- 11.1.2 Decodierer.- 11.1.3 Codierer.- 11.2 Dynamische Code-Umsetzer.- 12 Multiplexer.- 12.1 Konzentrierende Multiplexer.- 12.2 Expandierende Multiplexer (Demultiplexer).- 13 Bussysteme, Schnittstellen, Pegelumsetzung.- 13.1 Bussysteme.- 13.1.1 Busstrukturen.- 13.1.2 Technischer Aufbau.- 13.1.2.1 Schaltung mit offenem Kollektor. 13.1.2.2 TristateSchaltung.- 13.2 Schnittstellen.- 13.2.1 Begriffe.- 13.2.2 V.24- oder RS-232-Schnittstelle.- 13.2.3 20-mA-Schnittstelle.- 13.2.4 Centronics-Schnittstelle.- 13.3 Pegelumsetzung.- 13.3.1 Pegelumsetzung TTL - CMOS.- 13.3.2 Pegelumsetzung LSL - TTL.- 13.3.3 Pegelumsetzung TTL - ECL.- 13.3.4 Pegelumsetzung TTL - V.24.- 14 Halbleiterspeicher.- 14.1 Begriffe.- 14.2 Speicher mit freiem Zugriff.- 14.2.1 Schreib-Lese-Speicher (RAM).- 14.2.1.1 Statische Technik. 14.2.1.2 Dynamische Technik.- 14.2.2 Festwert-Speicher.- 14.2.2.1 Nur-Lese-Speicher (ROM). 14.2.2.2 Programmierbare Festwert-Speicher (PROM).- 14.3 Speicher mit seriellem Zugriff.- 14.3.1 Schieberegister.- 14.3.2 FIFO-Speicher.- 14.3.3 LIFO-Speicher.- 14.3.4 Ladungsschiebespeicher.- 15 Programmierbare Logik-Schaltungen.- 15.1 PLA-Schaltungen.- 15.2 PAL- und GAL-Schaltungen.- 16 Digital-Analog-Umsetzer.- 16.1 Digital-Analog-Umsetzer mit Stromsummation.- 16.2 Digital-Analog-Umsetzer mit Widerstandskettenleitern.- 17 Analog-Digital-Umsetzer.- 17.1 Quantisierung.- 17.2 Analog-Digital-Umsetzer nach demParallelverfahren.- 17.3 Analog-Digital-Umsetzer nach demKompensationsverfahren.- 17.3.1 Arbeitsprinzip.- 17.3.2 Dekadenweiser Abgleich.- 17.4 Indirekte Verfahren der Analog-Digital-Umsetzung.- 17.4.1 Sägezahn-Umsetzer.- 17.4.2 Zwei-Rampen-Umsetzer (Dual-Slope).- 17.4.3 Spannungs-Frequenz-Umsetzer.- 17.4.3.1 Digitaler Frequenzmesser. 17.4.3.2 Spannungs-FrequenzUmwandlung. 17.4.3.3 Verbesserung der Linearität.- 17.5 Analog-Digital-Umsetzer für Wege und Winkel.- 17.5.1 Codeverfahren.- 17.5.2 Inkrementalverfahren.- 18 Digitale Automaten.- 18.1 Einführung.- 18.2 Bestimmungsgrößen von Automaten.- 18.2.1 Eingangsmenge.- 18.2.2 Ausgangsmenge.- 18.2.3 Zustandsmenge.- 18.2.4 Übergangsfunktion.- 18.2.5 Ausgangsfunktion.- 18.3 Beschreibungsformen von Automaten.- 18.3.1 Automatenband.- 18.3.2 Funktionen.- 18.3.3 Tabellen und Matrizen.- 18.3.4 Graphen.- 18.3.5 Impulsdiagramm.- 18.4 Automatentypen.- 18.4.1 Zuordner; kombinatorische Schaltung.- 18.4.2 Autonomer Automat.- 18.4.3 Halb-Automat.- 18.4.4 Moore- oder Zustands-Automat.- 18.4.5 Mealy- oder Übergangs-Automat.- 18.5 Umwandlungen zwischen Moore- und Mealy-Automat.- 18.5.1 Umwandlung von Moore-in Mealy-Automat.- 18.5.2 Umwandlung von Mealy-in Moore-Automat.- 18.6 Struktur von Automaten.- 18.6.1 Äquivalente Zustände.- 18.6.2 Unvollständig bestimmte Automaten und kompatible Zustände.- 18.6.3 Verträglichkeitstabelle.- 18.7 Betriebsweise von Automaten.- 18.7.1 Getaktete und ungetaktete Automaten.- 18.7.2 Laufzeitprobleme bei ungetakteten Automaten.- 18.7.2.1 Races. 18.7.2.2 Hazards.- 18.8 Codieren der Elemente von Automaten.- 18.8.1 Codierung bei ungetakteten Automaten.- 18.8.2 Codierung bei getakteten Automaten.- 18.9 Technische Realisierung von Automaten.- 18.9.1 Grundsätzlicher Lösungsweg.- 18.9.2 Festverdrahtete Logik und Mikroprogrammierung.- 18.9.3 Getaktete Automaten.- 18.9.3.1 Übergangsfunktion. 18.9.3.2 Ausgangsfunktion von Mealy-Automaten.- 18.9.4 Ungetaktete Automaten.- 18.9.4.1 Übergangsfunktion. 18.9.4.2 Ausgangsfunktion von Mealy-Automaten.- 1 Formelzeichen.- 2 Schaltzeichen.- 3 Weiterführende Bücher.- 4 DIN-Normen (Auswahl).- 5 Glossar.