Grundzuge der Digitaltechnik (Leitfaden und Monographien der Informatik) (German Edition) - Brossura

Hentschke, Siegbert

Brossura

ISBN 10: 3519022621 ISBN 13: 9783519022626

Casa editrice: B.G. Teubner, 1987

Riassunto

Die Konzentrationsdichte elektronischer Schaltelemente hat sich in den letzten zehn Jahren mehr als verzehnfacht. Die Anzahl der Transistorfunktionen auf 2 einem Bauelement mit einer Chipfläche von weniger als lOOmm hat eine Million überschritten. Schnelle digitale Bauelemente können im lOOps-Bereich schalten. Zahlreiche Forschungs- und Entwicklungsprogramme in Europa, USA und Japan zeigen an, daß diese, im Vergleich mit anderen Disziplinen, bislang unbekannte Wachstumsgeschwindigkeit in der mikroelektronischen Industrie noch nicht ab­ geschlossen ist und völlig neue Applikationsbereiche erschließt. Aber die physikalischen Grenzen der Integration digitaler Schaltungen sind bereits erkennbar. Die noch wachsende Komplexität ermöglicht dennoch die Entwicklung neuer Leistungsmerkmale auf der Basis von technologieunabhängigen Funktionselementen. Das vorliegende Buch soll die Grundlagen vermitteln, die es erlauben, auf dem derzeitigen Stand der Technik aufsetzend, funktionsspezifische digitale Schaltungen zu entwerfen. In einer relativ umfangreichen Einführung werden die hierfür erforderlichen naturwissenschaftlichen Erkenntnisse und Methoden vermittelt. Damit wird auch demjenigen ermöglicht, sich die mathematischen und physikalischen Voraussetzungen zu erarbeiten, der noch nicht die Grundvorlesung gehört hat, der z. B. noch nicht mit der z-Transformation, dem Abtast- und Codiertheorem vertraut ist oder die grundlegenden Halbleitereffekte, den Feldeffekttransistor und die MOS-Technik noch nicht kennt.

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Contenuti

1 Einführung.- 1.1 Digitalisierung von Signalen.- 1.1.1 Digitales Übermitteln analoger Signale.- 1.1.2 Abtastung des analogen Signals.- 1.1.3 Digitalisierung der Amplitude.- 1.2 Digitale Information.- 1.2.1 Definition der Information.- 1.2.2 Kanalkapazität.- 1.2.3 Shannon’scher Satz für digitale Kanäle.- 1.2.4 Bitfehlerrate.- 1.3 A/D-und D/A-Conversion.- 1.3.1 Technische Grundprinzipien.- 1.3.2 Paralleler A/D-Converter für hohe Geschwindigkeiten.- 1.3.3 Serieller A/D-Converter.- 1.3.4 A/D-Converter mit Rückführung über D/A-Wandler.- 1.3.5 D/A-Converter mit potentiell gewichtete Widerständen.- 1.3.6 D/A-Converter mit Stromquelle.- 1.3.7 Conversion durch Pulsmodulation.- 1.4 Darstellung abgetasteter Systeme in der z-Ebene.- 1.4.1 Diskretisierung der Fourier- und Laplace-Transformation.- 1.4.2 Abtast-Theorem.- 1.4.3 D/A-Korrekturfilterung.- 1.4.4 z-Transformation und inverse z-Transformation.- 1.4.5 Digitale Filter.- 1.5 Physikalischer Aufbau von Halbleitern in Planartechnik.- 1.5.1 Halbleitereigenschaften.- 1.5.2 Mathematische Beschreibung der Halbleitereffekte.- 1.5.3 Typische physikalische Materialkonst. von Halbleitern.- 1.5.4 pn-Übergänge in Halbleitern.- 1.5.5 Aufbau des bipolaren Transistors.- 1.5.7 Großsignal-Modell des MOS-FET.- 1.5.8 CMOS-Technik (Complementary MOS).- 1.5.9 Logikfamilien.- 2 Boolesche Algebra und ihre elektrische Realisierung.- 2.1 Verknüpfungen.- 2.1.1 Darstellung der Variablen.- 2.1.2 Logische Basisgatter und deren Symbole.- 2.2 Rechenregeln der Booleschen Algebra.- 2.2.1 Boolesche Axiome.- 2.2.2 Schaltungstechnische Bedeutung der Axiome.- 2.2.3 Duale Operationen.- 2.2.4 De Morgan’sche Regeln.- 2.2.5 Idempotenzgesetz der Booleschen Algebra.- 2.2.6 Absorptionsgesetz.- 2.2.7 Boolesche Ausdrücke.- 2.3 Schaltungsreduktion.- 2.3.1 Boolesche Normalformen.- 2.3.2 Algebraische Reduktion Boolescher Ausdrücke.- 2.3.3 Reduktion von Schaltfunktionen mit KV-Diagramm.- 2.3.4 Unbestimmte KV-Diagramme.- 2.3.5 Programmierte Schaltungsreduktion.- 3 Schaltwerke.- 3.1 Flipflops (FF).- 3.1.1 RS-Flipflop.- 3.1.2 Taktzustandgesteuertes RS-Flipflop.- 3.1.3 Taktzustandgesteuertes D-Flipflop (Delay FF, D-Latch).- 3.2 Zweiflankengetriggerte Flipflops mit Zwischenspeicherung.- 3.2.1 RS-Master-Slave-Flipflop.- 3.2.2 JK-Master-Slave-FF.- 3.3 Einflanken-getriggerte Flipflops.- 3.3.1 Einflankengetriggertes D-Flipflop.- 3.4 Flipflop-Schaltwerke.- 3.4.1 Schieberegister.- 3.4.2 Rechts-Links-Schieberegister.- 3.4.3 Schieberegister mit paralleler Eingabe.- 3.4.4 Vergleich von Speicherinhalten.- 3 5 Zählschaltungen.- 3.5.1 Asynchroner Dualzähler.- 3.5.2 Synchroner Dualzähler.- 3.5.3 Synchroner Vorwärts-Rückwärts-Zähler.- 3.5.4 Synchrone Untersetzer.- 3.6 Synchronisierschaltungen.- 3.6.1 Impulssynchronisierung.- 3.6.2 Elastische Speicher.- 4 Integrierte Halbleiterspeicher.- 4.1 Speicheraufbau.- 4.1.1 Speichertypen.- 4.1.2 Speicherorganisation.- 4.2 Festwertspeicher.- 4.2.1 Maskenprogrammierte Festwertspeicher.- 4.2.2 Programmierbare Festwertspeicher.- 4.2.3 Reversible Festwertspeicher.- 4.3 RAM-Seicher.- 4.3.1 Statische Schreib-/Lesespeicher mit wahlfreiem Zugriff.- 4.3.2 Dynamische Speicher.- 4.4 Der Assoziativspeicher CAM.- 4.4.1 Kettenassoziation.- 4.4.2 Assoziativspeicher-Organisation.- 4.4.3 Schaltung eines Assoziativspeichers.- 4.5 Pufferspeicher.- 4.5.1 FIFO-Speicher.- 4.5.2 Stack-Speicher.- 4.6 Ladungstransportspeicher.- 4.6.1 CCD-Speicher.- 4.6.2 CCD-Bild-Sensoren.- 4.7 PLA-Speicher.- 4.7.1 PAL-Speicher.- 4.8 Speicher-IC-Tabelle.- 5 Entwurf von Schaltketten.- 5.1 Grundeinheit eines Schaltwerks.- 5.1.1 Zustandsdiagramm eines Schaltwerks.- 5.1.2 Ablaufdiagramm.- 5.2 Zahlendarstellungen.- 5.2.1 Dualcode modulo 2n.- 5.2.2 Darstellung ganzer Zahlen nach Betrag und Vorzeichen.- 5.2.3 Darstellung ganzer Zahlen im Zweier-Komplement.- 5.2.4 Darstellung ganzer Zahlen im Einer-Komplement.- 5.2.5 Darstellung ganzer Zahlen im Offset-Dualcode.- 5.2.6 Darstellung ganzer Zahlen im Gray Code.- 5.2.7 Darstellung ganzer Zahlen im BCD-Code.- 5.2.8 Hexadezimal- und Oktalzahlen.- 5.2.9 Umwandlungen der Zahlendarstellungen.- 5.2.10 Kommadarstellung rationaler Zahlen.- 5.3 Addierer.- 5.3.1 Ein-bit-Volladdierer.- 5.3.2 n-Bit-Carry-Ripple-Adder (CRA).- 5.3.3 Carry Look Ahead Addierer (CLA).- 5.3.4 Zweistufiger Carry-Look-Ahead-Addierer.- 5.3.5 Carry-Save-Addierer.- 5.3.6 Speichernder Stufen-Addierer.- 5.4 Addierer-Schaltungen.- 5.4.1 Subtrahierer.- 5.4.2 Erweiterungen der Wortbreite.- 5.4.3 Akkumulator.- 5.4.4 Multiplizierer.- 5.4.5 Dividierer.- 5.4.6 Vergleich von Hardwareaufwand mit Verarbeitungszeit.- 5.5 Arithmetisch-Logische Einheit (ALU).- 5.5.1 Steuerung der Booleschen Operationen in der ALU.- 5.5.2 Steuerung von arithmetischen Operationen in der ALU.- 5.5.3 Register-ALU.- 5.6 Ausblick: Entwurf integrierter Systeme.- 5.6.1 Systementwicklungsablauf.- 5.6.2 Gate Array Entwicklung.- 5.6.3 Simulations- und Entwurfshierarchien.

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• Editore: B.G. Teubner
• Data di pubblicazione: 1987
• ISBN 10: 3519022621
• ISBN 13: 9783519022626
• Rilegatura: Copertina flessibile
• Numero di pagine: 264