Schaltungs- und Systementwurf

Die Grundbauelemente der Mikroelektronik sind die aus Transistoren gebauten Logikgatter. Die Information zwischen diesen Gattern wird nur Bitweise übertragen, das heißt es gibt nur EINS (high) oder NULL (low). High und Low bedeuten die Spannungspotentiale, bei denen die Transistoren durchschalten. 0V bis ca. 5 V entsprechen Low, High dagegen sind ca. 7V bis 15V, je nach verwendeter Logikfamilie. Die dazwischen liegenden 2V sind eine Übergangsschicht.

Table of contents
1 Einleitung - Die einfachsten Logiggatter
2 Flip-Flops
3 Schaltungen

Einleitung - Die einfachsten Logiggatter

{| cellspacing="0" border="1" |- !Name !Funktion !DIN40900Teil 12 !US-Norm !Logiktabelle |- |AND / UND | | | | {| cellspacing="0" border="1" |- !E1 !E2 !A |- |0 |0 |0 |- |0 |1 |0 |- |1 |0 |0 |- |1 |1 |1 |} |- |- |OR / ODER | | | | {| cellspacing="0" border="1" |- !E1 !E2 !A |- |0 |0 |0 |- |0 |1 |1 |- |1 |0 |1 |- |1 |1 |1 |} |- |NOT / NICHT |(Inverter) | | | {| cellspacing="0" border="1" |- !E1 !A |- |0 |1 |- |1 |0 |} |- |NAND / nicht UND | | | | {| cellspacing="0" border="1" |- !E1 !E2 !A |- |0 |0 |1 |- |0 |1 |1 |- |1 |0 |1 |- |1 |1 |0 |} |- |NOR / nicht ODER | | | | {| cellspacing="0" border="1" |- !E1 !E2 !A |- |0 |0 |1 |- |0 |1 |0 |- |1 |0 |0 |- |1 |1 |0 |} |- |XOR / Exclusiv-ODER | | | | {| cellspacing="0" border="1" |- !E1 !E2 !A |- |0 |0 |0 |- |0 |1 |1 |- |1 |0 |1 |- |1 |1 |0 |} |}

Flip-Flops

Flip-Flops sind speichernde Logikgatter, die bei einem Impuls (>0 sec) an den Eingängen den Ausgang setzen, beziehungsweise zurücksetzen. Dieser Zustand wird dann solange gehalten, bis an den Eingängen wieder ein Impuls (>0 sec) ankommt.

Die einfachsten sind RS-Flip-Flops, JK-Flip-Flops:

Das RS-Flip-Flop

Ein RS-Flip-Flop wird gesetzt, wenn am Setz (Set)-Eingang ein High-Signal (>0 sec.) anliegt. Dann liegt am Ausgang ein High-Signal. Liegt ein High-Signal (> 0 sec.) am Rücksetz (Reset)-Eingang, ist der Ausgang "Low". Ist ein RS-Flip-Flop dominant setzend, ist der Ausgang High bei gleichzeitem Signaleingang an R und S und umgekehrt.

{| cellspacing="0" border="1" |- !Name !Zeichen !Impulsdiagramm |- |RS-Flip-Flop |2 |3 |}

Das JK-Flip-Flop

Das JK-Flip-Flop hat zusätzlich zu den R und S Eingängen 3 weitere Eingänge J,K,C). Die RS- Eingänge bleiben aber dominierend, dass heisst die Ausgänge reagieren primär auf Signale an diesen Eingängen. Der Eingang C kann für steigende Flanken (Wechsel von 0 auf 1) oder für fallende Flanken (Wechsel von 1 auf 0) ausgelegt werden. Bei einem Flankenwechsel, werden die Signale von den Eingängen J (entspricht S) und K (entspricht R) abgerufen und (sofern keine Signale an R und S anliegen) und wirken sich auf die Ausgänge aus.

{| cellspacing="0" border="1" |- !Name !Zeichen !Impulsdiagramm |- |JK-Flip-Flop |2 |3 |}

Schaltungen

Zähler

Asynchronzähler (in Arbeit)

Synchronzähler (in Arbeit)

Register

Parallelsysteme (in Arbeit)

Serien-Parallel-Umsetzer (in Arbeit)

Parallele Serienumsetzer (in Arbeit)





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