Nachrichtenverarbeitung: Digitale Schaltkreise

ISBN-13: 9783519200512 / Niemiecki / Miękka / 1987 / 169 str.

G. Schaller; W. Nuchel

Opis

Dieses Skriptum enthalt den Stoff uber das Teilgebiet "Digi tale Schaltkreise" der an der FH Koln im FB Nachrichtentech nik gehaltenen Vorlesungen "Nachrichtenverarbeitung" und "Di gitaltechnik." Es soll den Studenten die Fahigkeit vermittelt werden, die Wirkungsweise digitaler Schaltkreise, wie sie in der Rechen-, Steuer-, Regelungs- und Messtechnik Verwendung finden, zu verstehen und zu berechnen. Die hier behandelten Einzelschaltkreise sind teils mit dis kreten Bauelementen, teils integriert aufgebaut. Die Dimen sionierung diskreter digitaler Schaltungen zielt darauf ab, die Besonderheiten nichtlinearer Schaltkreise mit ihren spe zifischen Toleranzproblemen verstandlich zu machen. Die mei sten Schaltungen der Digitaltechnik sind zwar heute als inte grierte Halbleiterschaltungen ausgefuhrt, doch erlaubt die Synthese mit diskreten Elementen die Berucksichtigung auch extremer Anforderungen, wie sie z.B. bei Anpassungsschaltun gen auftreten konnen. Als wichtiger Grundbaustein wird zunachst der elektronische Schalter eingehend behandelt. Es werden Dimensionierungs gleichungen hergeleitet, und das dynamische Verhalten wird untersucht, wobei hier auf die Vorstellung des Transistors als ladungsgesteuertes Modell zuruckgegriffen wird. Ausserdem werden die Verhaltnisse bei kapazitiver und induktiver Be lastung naher betrachtet. Die in diesem Abschnitt gewonnenen Erkenntnisse lassen sich auf alle ubrigen Schaltungen uber tragen, bei denen ein Transistor im Schalterbetrieb arbeitet, wie z.B. bei den logischen Verknupfungsschaltungen mit Tran sistoren oder beim Flipflo

Spis treści

1 Elektronische Schalter.- 1.1 Wesen des Schalters.- 1.2 Transistorschalter mit ohmscher Last.- 1.2.1 Großsignalersatzschaltung des Bipolartransistors.- 1.2.2 Arbeitspunkte des Transistors.- 1.2.3 Grundschaltungen des Transistorschalters.- 1.2.3.1 Transistorschalter ohne Basisableitwiderstand.- 1.2.3.2 Transistorschalter mit Basisableitwiderstand.- 1.2.3.3 Transistorschalter mit gesperrter Emitterdiode im “Aus”-Zustand.- 1.2.4 Berechnungsverfahren für den ungünstigsten Fall.- 1.2.4.1 Halbgraphisches Verfahren nach J. E. Hull.- 1.2.4.2 Gleichungen für den “Ein”-Zustand.- 1.2.4.3 Gleichungen für den “Aus”-Zustand.- 1.2.4.4 Beispiel für eine Dimensionierung.- 1.2.5 Schaltzeiten.- 1.2.5.1 Definition der Schaltzeiten.- 1.2.5.2 Transistor als ladungsgesteuertes Element.- 1.2.5.3 Verzögerungszeit.- 1.2.5.4 Anstiegszeit.- 1.2.5.5 Speicherzeit.- 1.2.5.6 Abfallzeit.- 1.2.6 Maßnahmen zur Verbesserung der Schaltzeiten.- 1.2.6.1 Verringerung der Schaltzeiten durch Kondensatorkopplung.- 1.2.6.2 Verhinderung der tJbersteuerung.- 1.3 Transistorschalter bei kapazitiver Last.- 1.3.1 Einschaltvorgang.- 1.3.2 Ausschaltvorgang.- 1.4 Transistorschalter bei induktiver Last.- 1.4.1 Prinzipielles Schaltverhalten.- 1.4.2 Schutzschaltungen.- 1.4.3 Allgemeine Formeln für das Abschalten bei induktiver Last.- 2. Logische Verknüpfungsschaltungen.- 2.1 Logische Grundfunktionen.- 2.1.1 UND-Funktion.- 2.1.2 ODER-Funktion.- 2.1.3 NICHT-Funktion.- 2.1.4 Erweiterte Grundfunktionen.- 2.2 Eigenschaften elektronischer Verknüpfungsschaltungen.- 2.2.1 Darstellung der binären Variablen.- 2.2.2 Grundaufbau elektronischer Verknüpfungsschaltungen.- 2.2.3 Klemmenverhalten.- 2.2.3.1 Übertragungskennlinie.- 2.2.3.2 Eingangskennlinie.- 2.2.3.3 Ausgangskennlinien.- 2.2.3.4 Lastfaktoren.- 2.2.4 Störabstand.- 2.2.4.1 Statischer Störabstand.- 2.2.4.2 Dynamischer Störabstand.- 2.2.5 Schaltzeiten von Digitalschaltungen.- 2.2.6 Phantomschaltungen.- 2.2.7 Tri-State-Logik.- 2.3 Passive Verknüpfungsschaltungen mit Dioden.- 2.3.1 UND-Schaltung.- 2.3.2 ODER-Schaltung.- 2.3.3 Mehrstufige Diodenschaltungen.- 2.4 Aktive Verknüpfungsschaltungen mit Bipolartransistoren.- 2.4.1 Widerstands-Transistor-Logik.- 2.4.2 Dioden-Transistor-Logik.- 2.4.2.1 NAND-Schaltung.- 2.4.2.2 NOR-Schaltung.- 2.4.2.3 Integrierte DTL-Schaltung.- 2.4.2.4 Phantom- und-Schaltung.- 2.4.3 Transistor-Transistor-Logik.- 2.4.3.1 Aufbau und Wirkungsweise.- 2.4.3.2 Schaltungsanalyse.- 2.4.3.3 Typische Kennlinien.- 2.4.3.4 Sonderausführungen.- 2.4.4 Emittergekoppelte Logik.- 2.4.4.1 Stromschalterprinzip.- 2.4.4.2 Praktische ECL-Schaltung.- 2.5 Verknüpfungsschaltungen mit Feldeffekttransistoren.- 2.5.1 Ausgangskennlinien von Feldeffekttransistoren.- 2.5.2 Verknüpfungsschaltungen mit komplementären Feldeffekttransistoren.- 2.5.2.1 Inverter.- 2.5.2.2 NOR- und NAND-Schaltung.- 2.5.2.3 Typische Kennlinien und Eigenschaften.- 2.5.2.4 Transmissionsschaltung.- 2.5.2.5 Tri-State-Ausgang.- 2.6 Anpassung unterschiedlicher Schaltkreisfamilien.- 2.6.1 Anpassung von TTL- und CMOS-Schaltungen.- 2.6.2 Anpassung von TTL- und ECL-Schaltungen.- 3 Kippschaltungen.- 3.1 Bistabile Kippschaltung.- 3.1.1 Grundschaltung.- 3.1.2 Ungetaktete RS-Kippschaltung.- 3.1.3 Getaktete Kippschaltungen.- 3.1.3.1 Taktzustandsgesteuerte RS-Kippschaltung.- 3.1.3.2 Taktflankengesteuerte $$\bar R\bar S$$-Kippschaltung.- 3.1.3.3 Taktflankengesteuerte T-Kippschaltung.- 3.1.3.4 Zweizustandsgesteuerte JK-Kippschaltung.- 3.2 Monostabile Kippschaltung.- 3.2.1 Monostabile Kippschaltung mit statischem Eingang.- 3.2.1.1 Aufbau und Wirkungsweise.- 3.2.1.2 Verweil- und Erholzeit.- 3.2.2 Monostabile Kippschaltung mit dynamischem Eingang.- 3.2.3 Aufbau eines Monoflops mit NOR-Schaltungen.- 3.3 Astabile Kippschaltung.- 3.3.1 Grundschaltung.- 3.3.2 Verbesserung der Flankensteilheit.- 3.4 Schmitt-Trigger.- 3.4.1 Grundschaltung mit Operationsverstärker.- 3.4.2 Dimensionierungshinweise.- 3.4.3 Schmitt-Trigger mit nur positiven Ausgangsspannungen.- Lösungen der Übungsaufgaben.- Formelzeichen.- Sachweiser.- Literatur.