2.1 Das ohmsche Gesetz und was dahintersteckt 20 A — Strom
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1 Der kleine Unterschied . . . analoge und digitale Signale 2 Ein paar technische Grundlagen sind für die Digitaltechnik wichtig 2.1 Das ohmsche Gesetz und was dahintersteckt A — Strom, Spannung, Leistung B - Spannungspegel C - Widerstände in Serie D - Widerstände parallelgeschaltet Digitale Schaltzustände Der Transistor als Schalter Der Inverter 1 Etwas über die erlaubten Schaltbereiche Die Schaltzeit von digitalen Informationen Das Einschwingen von Signalen . . . ein paar Worte zu der Hochfrequenztechnik Was bedeutet "Fan out" und was ist "Tri State"? Wohin mit nicht benutzten Anschlüssen? Ein kleines Lexikon digitaler Fachausdrücke mit seinen Abkürzungen Normschaltbilder - muß das sein? Anschlüsse und Gehäuseformen digitaler Bausteine Der Typencode der TTL-Serie So gibt die Industrie die Daten digitaler Bausteine an TTL-Datenblätter LOCMOS-HEF-Reihe von Valvo 35 37 41 44 53 53 107 Die Arten und Familien integrierter Schaltkreise für die Digitaltechnik Die TTL-Familien 165 166 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.14.1 2.14.2 3 3.1 http://d-nb.info/840251114 13 20 20 20 21 22 22 23 25 27 28 30 32 33 35 Inhalt 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.1.5 3.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 Daten in der TTL-Technik A - Betriebsspannung B - Eingangs- und Ausgangskennlinie C - Leistungsaufnahme D - Störspannungsabstand E - Schaltzeiten Low-Power-TTL High-Speed-TTL Schottky-TTL Low-Power-Schottky-TTL Die ECL-Bausteine MOS- und CMOS-Schaltkreise Hier ist eine kleine Übersicht Die LOCMOS-HEF-4000-Reihe mit weiteren Daten A - Allgemeine Eigenschaften der LOCMOS-Reihe HEF 4000 von Valvo B — Typenkennzeichnung nach Pro Electron C - Gemeinsame elektrische Daten D - Charakteristische Kennwerte bei U ss = 0 E - Leistungsverbrauch ; F - Die Schaltung der Ausgangsstufen G - Laufzeiten der LOCMOS-Serie H - Störsicherheit I - Schutzschaltung . . . und so müssen MOS-Bausteine behandelt werden A - Lötvorschriften B - Einbau C - Empfohlene weitere Vorsichtsmaßnahmen D - Prüfen von LOCMOS-Schaltungen 166 166 168 170 171 171 172 173 173 174 174 175 176 179 179 180 180 181 182 183 186 186 187 188 188 188 188 189 4 Das sind die digitalen Grundschaltungen 191 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 Der Buffer... ein Leistungsverstärker Der Inverter . . . er dreht die Signale um Das AND-Gate . . . die UND-Verknüpfung DasNAND-Gate...dieNICHT-UND-Verknüpfung Das OR-Gate . . . die ODER-Verknüpfung Das NOR-Gate . . . die NICHT-ODER-Verknüpfung Die Äquivalenz-Verknüpfung Das EXOR-Gate . . . die exclusive ODER-Verknüpfung ... Digitale Schaltkreise mit "INHIBIT", "STROBE" und "ENABLE"-Eingängen Das Transmissionsgate Die Familien der Flip-Flop-Schaltungen A - RS-Flip-Flop B - RS-Flip-Flop mit Takteingang C - D-Flip-Flop D - JK-Flip-Flop E - JK-Master-Slave-(MS)-Flip-Flop F - T-Flip-Flop G - und nun einige Besonderheiten der Flip-Flop-Eingänge . 191 193 194 197 198 200 201 202 4.10 4.11 203 205 207 208 208 209 209 209 210 210 Inhalt 4.11.1 4.11.2 4.11.3 4.11.4 4.11.5 4.11.6 4.12 4.12.1 4.12.2 4.12.3 4.12.4 4.12.5 4.12.6 5 5.1 5.2 5.3 5.4 6 6.1 6.1.1 6.1.2 6.1.3 Die Funktion des RS-Flip-Flop A - RS-Flip-Flop mit NAND-Gattern B - RS-Flip-Flop mit NOR-Gattern Die Funktion des RS-Flip-Flop mit Takteingang Die Funktion des D-Flip-Flop Die Funktion des JK-Flip-Flop Die Funktion des JK-Master-Slave-Flip-Flop Die Funktion des T-Flip-Flop (Trigger-Flip-Flop) Generatoren und Sonderschaltungen in der Digitaltechnik . . . Der astabile Multivibrator Der Schmitt-Trigger . . . . ; Die monostabile Kippstufe Taktgeneratoren für digitale Steuerstufen mit Quarzen Der Start-Stop-Oszillator Prellfreier Schalter 211 211 213 216 218 219 221 225 226 227 228 230 233 234 235 Die Digitaltechnik — ihr binäres Denken und Regeln der Verknüpfungen 237 Das duale Zahlensystem 237 Das BCD-Signal in der Digitaltechnik 240 Regeln der Verknüpfung uhd "de Morgan'sche" Gesetze . . . 243 Schaltungsvarianten mit dem NAND-Gatter 7400 246 A - Ein AND-Gatter aus zwei NANDs 246 B - Das OR-Gatter mit dem Baustein 7400 246 C - Ein NOR-Gatter mit dem 7400 aufgebaut 247 D - Das EXOR aus den Bausteinen des 7400 geschaltet . . . 247 E - Ein Äquivalenzgatter aus dem NAND 7400 249 F - Anschlüsse für die Ein- und Ausgänge 249 G - Nicht benutzte Eingänge von Gattern (Positive Logik) . 250 Digitale Zählschaltungen mit Flip-Flop-Stufen Frequenzteiler mit Flip-Flop-Stufen Frequenzteilung mit geradem Verhältnis Frequenzteilung mit ungeradem Verhältnis A - 1:3 Teilung mit NAND-Gatter und zwei T-Flip-Flops B - 1:3 Teüung mit JK-Flip-Flop C - 1:5 Teilung mit JK-Flip-Flop D —• Kombination von Frequenzteilern Frequenzteiler mit den Bausteinen 7490 und 7493 A - 1:2 Teilung mit dem 7490 B - 1:3 Teilung mit dem 7490 C - 1:4 Teilung mit dem 7490 D - 1:5 Teilung mit dem 7490 E - 1:6 Teilung mit dem 7490 F - 1:7 Teüung mit dem 7490 . G - 1:8 Teilung mit dem 7490 H - 1:9 Teilung mit dem 7490 I - 1:10 Teilung mit dem 7490 K - Frequenzteilung 1:9 mit dem 7493 L - Frequenzteilung 1:10 mit dem 7493 . 251 251 251 254 254 254 255 255 256 256 256 257 258 259 260 260 261 261 261 261 Inhalt 6.2 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.2.5 M - Frequenzteilung 1:11 mit dem 7493 N - Frequenzteilung 1:12 mit dem 7493 0 - Frequenzteilung 1:13 mit dem 7493 P - Frequenzteilung 1:14 mit dem 7493 Q - Frequenzteilung 1:15 mit dem 7493 Der Frequenzzählerund seine Funktion Der asynchrone Zähler und seine Beispiele A - Beispiel einer Überlaufanzeige B - Zähler bis 4, also 0-1-2-3-4 C - Zähler bis 7 D - Dezimalzähler mit dem 7490 (eine Zähldekade) E - Asynchronzähler bis 15 Synchronzähler in der Schaltungspraxis Zwischenspeicherung der Zählergebnisse (latch) Vor-Rückwärts-Zähler (Abwärtszähler) Das sind Schieberegister 262 262 264 264 264 264 269 271 271 273 273 273 273 276 277 278 7 Anzeigesysteme und ihre Anwendung 281 7.1 7.2 7.3 7.4 Die Sieben-Segment-Anzeige und ihre Funktion So werden Sieben-Segment-Anzeigen angesteuert Der Zeitmultiplex-Betrieb vereinfacht einiges Der Dezimal-7-Segment-Decoder 281 288 294 298 8 Netzversorgung — Entstörung 303 8.1 8.2 Transformator Gleichrichterschaltungen A - Einweggleichrichtung B - Zweiweggleichrichtung C - Brückengleichrichtung D - Schaltungen mit zwei gegenpoligen Spannungen E - Bemessungsgrundlagen der Gleichrichterdioden F - Schaltungen für Kontrolleuchten Stabilisierungsschaltungen Leitungsplanung von Gleichrichterkreis und Stabilisierungsschaltung Schaltungen für die Entstörung und den Datentransport . . . A - Entstörung der Versorgungsspannung B - Verbesserung der Signalstörabstände C — Signaltransport auf längeren Leitungen 303 306 306 307 309 310 311 313 314 8.3 8.4 8.5 316 317 317 320 322 9 Einfache digitale Nachbauschaltungen für den Einstieg 325 9.1 9.2 9.3 9.4 Der Signalverfolger - ein Meßgerät für die Digitaltechnik . . . Ein Blinkgeber mit NAND-Gattern Quarzgeneratoren und Multivibratoren mit NAND-Gattern . Der Frequenz- und Zeitcalibrator - ein einfacher Frequenzteiler Ein kleines Kapazitätsmeßgerät mit Flip-Flop-Teilern aufgebaut Der elektronische Spielwürfel - mit einer Zählschaltung aufgebaut 9.5 9.6 10 326 330 331 334 338 342 Inhalt 9.7 9.8 9.9 9.10 9.11 9.12 Lottozahlengenerator mit zwei 7-Segment-Anzeigen Optoelektronischer Zähler für viele Zwecke Eine elektronische Stoppuhr - ohne Aufwand Das elektronische Roulette Elektronisches Lauflicht mit Schieberegistern Etwas schwieriger ist das Frequenzzählen 348 351 354 354 361 369 10 Literaturhinweise 373 Sachverzeichnis 375
