Technische Informatik

Inhaltsverzeichnis

• 1 Grundlagen der Elektrotechnik.
• 1.1 Historischer Überblick.
• 1.2 Elektrische Ladungen und elektrisches Feld.
• 1.2.1 Elektrische Ladunge.
• 1.2.2 Das Coulombsche Geset.
• 1.2.3 Das elektrische Fel.
• 1.2.4 Das elektrostatische Potential und die Spannun.
• 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 Klemmspannung.
• 1.4 Elektromagnetisches Feld.
• 1.4.1 Magnetisches Feld elektrischer Ströme.
• 1.4.2 Das Durchflutungsgesetz.
• 1.4.3 Kraftwirkung magnetischer Felder auf stromdurchflos- sene 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 ohmschen 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.
• 2.6 Integrationstechnik.
• 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 I2 L-Schaltkreise.
• 3.3 Verknüpfungsglieder mit unipolaren Transistoren.
• 3.3.1 P-MOS Schaltkreise.
• 3.3.2 N-MOS Schaltkreise.
• 3.3.3 C-MOS 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.
• 4.1.5 Mehrstufige Schaltfunktionen.
• 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 (RS-Flipflop).
• 5.5 RS-Kippglied mit Zustandssteuerung.
• 5.6 D-Kippglied mit Zustandssteuerung (D-Flipflop).
• 5.7 RS-Kippglied mit Zwei-Zustandssteuerung.
• 5.8 JK-Master-Slave-Flipflop.
• 5.9 Master-Slave T-Kippglied (T-Flipflop).
• 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 Schaltwerkmodelle: Moore- und Mealy Automaten.
• 6.2 Funktionelle Beschreibung von Schaltwerken.
• 6.3 Analyse von Schaltwerken.
• 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 hardwaremäßig programmierbaren Logikbausteinen.
• 6.5.3 Schaltwerke mit softwaremäßig programmierbaren Bausteinen.