Technische Informatik 1

1 Grundlagen der Elektrotechnik.- 1.1 Historischer Überblick.- 1.2 Elektrische Ladungen und elektrisches Feld.- 1.2.1 Elektrische Ladungen.- 1.2.2 Das Coulombsche Gesetz.- 1.2.3 Das elektrische Feld.- 1.2.4 Das elektrostatische Potential und die Spannung.- 1.2.5 Elektrische Ladungen auf Leitern.- 1.2.6 Elektrische Flußdichte.- 1.2.7 Der Kondensator.- 1.3 Gleichstromkreis.- 1.3.1 Stromstärke.- 1.3.2 Das Ohmsche Gesetz.- 1.3.3 Arbeit und Leistung des elektrischen Stromes.- 1.3.4 Kirchhoffsche Sätze.- 1.3.5 Quellenspannung und Klemmenspannung.- 1.4 Elektromagnetisches Feld.- 1.4.1 Magnetisches Feld elektrischer Ströme.- 1.4.2 Das Durchflutungsgesetz.- 1.4.3 Kraftwirkung magnetischer Felder auf stromdurchflossene Leiter.- 1.4.4 Lorentzkraft und Halleffekt.- 1.4.5 Materie im Magnetfeld.- 1.4.6 Elektromagnetische Induktion.- 1.5 Wechselstromkreis.- 1.5.1 Wechselspannung und Wechselstrom.- 1.5.2 Kennwerte von Wechselgrößen.- 1.6 Schaltvorgänge.- 1.6.1 Schaltverhalten an einem Widerstand.- 1.6.2 Schaltverhalten an einer Kapazität.- 1.6.3 Schaltverhalten an einer Induktivität.- 1.7 Datenübertragung.- 1.7.1 Physikalische Darstellung.- 1.7.2 Übertragungsmedien.- 2 Halbleiterbauelemente.- 2.1 Halbleiterphysik.- 2.1.1 Aufbau der Materie.- 2.1.2 Energiebändermodell.- 2.1.3 Kristallstruktur von Germanium und Silizium.- 2.1.4 Eigenleitfähigkeit.- 2.1.5 Störstellenleitfähigkeit (Dotierte Halbleiter).- 2.1.6 pn-Übergang.- 2.2 Halbleiterdioden.- 2.2.1 pn-Übergang mit äußerer Spannung.- 2.2.2 Kennlinie des pn-Übergangs.- 2.2.3 Halbleiterdioden mit besonderen Eigenschaften.- 2.3 Bipolar-Transistoren.- 2.3.1 Der Transistoreffekt.- 2.3.2 Spannungen und Ströme im Betriebszustand.- 2.3.3 Kennlinienfelder und Arbeitspunkt.- 2.4 Unipolare Transistoren.- 2.4.1 Sperrschicht-Feldeffekttransistor (FET).- 2.4.2 Isolierschicht-Feldeffekt-Transistor (MOS-FET).- 2.5 Gallium-Arsenid-Halbleiterbauelemente.- 3 Elektronische Verknüpfungsglieder.- 3.1 Elektronische Schalter.- 3.1.1 Der ideale Schalter.- 3.1.2 Modell eines realen Schalters.- 3.1.3 Bipolartransistor als Schalter.- 3.1.4 Unipolartransistor als Schalter.- 3.1.5 Kenngrößen.- 3.2 Verknüpfungsglieder mit bipolaren Transistoren.- 3.2.1 TTL-Schaltkreise.- 3.2.2 ECL-Schaltkreise.- 3.2.3 I2L-Schaltkreise.- 3.3 Verknüpfungsglieder mit unipolaren Transistoren.- 3.3.1 PMOS Schaltkreise.- 3.3.2 NMOS Schaltkreise.- 3.3.3 CMOS Schaltkreise.- 4 Schaltnetze.- 4.1 Schaltalgebra.- 4.1.1 Definition der Booleschen Algebra.- 4.1.2 Schaltalgebra - ein Modell der Booleschen Algebra.- 4.1.3 Schaltfunktionen.- 4.1.4 Vektorfunktion.- 4.2 Darstellung und Analyse.- 4.3 Synthese.- 4.4 Beispiele.- 4.4.1 Codierer.- 4.4.2 Addierglieder.- 4.4.3 Multiplexer.- 4.4.4 Komparatoren.- 4.5 Realisierungsformen.- 4.5.1 ROM.- 4.5.2 PROM, EPROM.- 4.5.3 PAL.- 4.5.4 PLA.- 4.5.5 Realisierung mit Multiplexern.- 4.6 Laufzeiteffekte in Schaltnetzen.- 5 Speicherglieder.- 5.1 Funktionsprinzip einer bistabilen Kippschaltung.- 5.2 Funktionsprinzip von RAM-Speicherzellen.- 5.3 Basis-Flipflop.- 5.3.1 Basis-Flipflop aus NOR-Schaltgliedern.- 5.3.2 Basis-Flipflop aus NAND Schaltgliedern.- 5.4 RS-Kippglied.- 5.5 RS-Kippglied mit Zustandssteuerung.- 5.6 D-Kippglied mit Zustandssteuerung.- 5.7 RS-Kippglied mit Zwei-Zustandssteuerung.- 5.8 JK-Master-Slave-Kippglied.- 5.9 Master-Slave T-Kippglied.- 5.10 Kippglieder mit Taktflankensteuerung.- 5.10.1 Taktflankensteuerung durch RC-Differenzierglieder.- 5.10.2 Taktflankensteuerung realisiert durch Verknüpfungsschaltungen.- 5.11 Zusammenfassung.- 6 Schaltwerke.- 6.1 Automaten.- 6.2 Funktionelle Beschreibung von Schaltwerken.- 6.3 Analyse von Schaltwerken.- 6.3.1 Beispiel 1.- 6.3.2 Beispiel 2.- 6.4 Synthese von Schaltwerken.- 6.4.1 Beispiel 1: Umschaltbarer Zähler.- 6.4.2 Beispiel 2: Schieberegister als Schaltwerk.- 6.5 Realisierung von Schaltwerken.- 6.5.1 Schaltwerke mit diskreten Baugliedern.- 6.5.2 Schaltwerke mit programmierbaren Logikbausteinen.- 7 Integrierte Schaltungen.- 7.1 Schaltungsentwurf.- 7.1.1 Entwurfsebenen.- 7.1.2 Darstellung.- 7.1.3 Werkzeuge und Entwurfsschritte.- 7.1.4 ASICs.- 7.2 Herstellung.- 7.2.1 Herstellung der Siliziumscheibe (Wafer).- 7.2.2 Herstellung der Masken.- 7.2.3 Scheibenprozesse.- 7.2.4 Test.- 7.2.5 Montage.- Abkürzungen.- Schaltzeichen für binäre Verknüpfungsglieder.