Technische Informatik 1

Wolfram Schiffmann,

Robert Schmitz

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Die beiden Bände Technische Informatik bieten einen verständlichen Einstieg in dieses wichtige Teilgebiet der Informatik. Leser mi...

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Beschreibung

Die beiden Bände Technische Informatik bieten einen verständlichen Einstieg in dieses wichtige Teilgebiet der Informatik. Leser mit unterschiedlichen Vorkenntnissen gewinnen schrittweise einen Überblick über die in Studium und Beruf benötigten elektrotechnischen und elektronischen Grundlagen. Auf dieser Basis werden Komponenten und Strukturen von heutigen Computersystemen eingeführt. Band 1 Grundlagen der digitalen Elektronik führt in die für die Elektronik wichtigen Gesetze der Physik und Elektrotechnik ein. Sodann werden Halbleiterbauelemente und darauf aufbauend elektronische Verknüpfungsglieder, Schaltnetze, Speicherglieder, Schaltwerke und integrierte Schaltungen behandelt.
Der Geheimtip unter Informatikstudenten? Inzwischen sicher nicht mehr, denn die schon jahrelang konstant hohen Verkaufszahlen zeigen, daß sich das Buch bei Studenten und Dozenten fest etabliert hat. Daß nun schon die dritte Auflage erscheint, ist ein Zeichen für den großen Erfolg des Werks.
Klappentext
Die beiden Bände Technische Informatik bieten einen verständlichen Einstieg in dieses wichtige Teilgebiet der Informatik. Leser mit unterschiedlichen Vorkenntnissen gewinnen schrittweise einen Überblick über die in Studium und Beruf benötigten elektrotechnischen und elektronischen Grundlagen. Auf dieser Basis werden Komponenten und Strukturen von heutigen Computersystemen eingeführt. Band 1 Grundlagen der digitalen Elektronik führt in die für die Elektronik wichtigen Gesetze der Physik und Elektrotechnik ein. Sodann werden Halbleiterbauelemente und darauf aufbauend elektronische Verknüpfungsglieder, Schaltnetze, Speicherglieder, Schaltwerke und integrierte Schaltungen behandelt.
Inhalt
1 Grundlagen der Elektrotechnik.- 1.1 Historischer Überblick.- 1.2 Elektrische Laen und elektrisches Feld.- 1.2.1 Elektrische Laen.- 1.2.2 Das Coulombsche Gesetz.- 1.2.3 Das elektrische Feld.- 1.2.4 Das elektrostatische Potential und die Spannung.- 1.2.5 Elektrische Laen 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 Klemmenspannung.- 1.4 Elektromagnetisches Feld.- 1.4.1 Magnetisches Feld elektrischer Ströme.- 1.4.2 Das Durchflutungsgesetz.- 1.4.3 Kraftwirkung magnetischer Felder auf stromdurchflossene 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 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.- 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 I2L-Schaltkreise.- 3.3 Verknüpfungsglieder mit unipolaren Transistoren.- 3.3.1 PMOS Schaltkreise.- 3.3.2 NMOS Schaltkreise.- 3.3.3 CMOS 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.- 4.2 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 RS-Kippglied.- 5.3.1 Kippglied aus NOR-Schaltgliedern.- 5.3.2 Kippglied aus NAND-Schaltgliedern.- 5.4 RS-Kippglied mit Zustandssteuerung.- 5.5 D-Kippglied mit Zustandssteuerung.- 5.6 RS-Kippglied mit Zwei-Zustandssteuerung.- 5.7 JK-Master-Slave-Kippglied.- 5.8 Master-Slave T-Kippglied.- 5.9 Kippglieder mit Taktflankensteuerung.- 5.9.1 Taktflankensteuerung durch RC-Differenzierglieder.- 5.9.2 Taktflankensteuerung realisiert durch Verknüpfungsschaltungen.- 5.10 Zusammenfassung.- 6 Schaltwerke.- 6.1 Automaten.- 6.2 Funktionelle Beschreibung von Schaltwerken.- 6.3 Analyse von Schaltwerken.- 6.3.1 Beispiel 1.- 6.3.2 Beispiel 2.- 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 programmierbaren Logikbausteinen..- 7 Integrierte Schaltungen.- 7.1 Schaltungsentwurf.- 7.1.1 Entwurfsebenen.- 7.1.2 Darstellung.- 7.1.3 Werkzeuge und Entwurfsschritte.- 7.1.4 ASICs.- 7.2 Herstellung.- 7.2.1 Herstellung der Siliziumscheibe (Wafer).- 7.2.2 Herstellung der Masken.- 7.2.3 Scheibenprozesse.- 7.2.4 Test.- 7.2.5 Montage.- Abkürzungen.- Schaltzeichen für binäre Verknüpfungsglieder.