Schalterlogik

• Transport und Verteilung von Informationen mit Signalen

• Für Signale eignen sich elektrischer Spannungen

• Kommunikation läuft über Ein- und Ausgänge

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In der Digitaltechnik werden die Spannungen an den Ein- und Aus- gängen auf eine abzählbar endliche Menge von Symbolen abgebildet.

• Grundsätzlich kann man auch größere Mengen definieren.

• Beispiele: QAM64 nutzt 2 Leitungen mit je 8 Amplituden- und Phasenwerten, in manchen Flash-Speichern werden vier verschiedene Ladungswerte genutzt.

• Die auf der Schalterlogik basierende Digitaltechnik nutzt eine Menge aus genau zwei Elementen.

• Elektrische Spannungen: Zwei Bereiche L und H werden definiert

• Zur Abgrenzung liegt dazwischen ein "verbotenes Band"

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Grundsätzlich gilt:

• Der Pegelbereich H umfasst einen positiven Spannungsbereich gegenüber dem Pegelbereich L

• Spannungswerte im verbotenen Bereich werden von digitalen Einrichtungen nicht eindeutig gewertet.

  Die Transitionen LH und HL sollten möglichst schnell ablaufen,damit sie technisch vernachlässigt werden können.

• Die von einem Ausgang bereitgestellten Signalwerte L und H müssen von allen angeschlossenen Eingängen korrekt erkannt werden.

Modellstromkreis

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Pegeldefinitionen

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Man muss sicherstellen

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FOLIE

• Duale Zahlensysteme: 1 0

• System Aussagenlogik: T F

• Elektrische Signale: H L

• Schalterzustände: on off

Die Zuordnungen der Werte zwischen verschiedenen Logik- systemen ist grundsätzlich willkürlich!

Bei Einführung einer elektrischen Steuervariablen für Schalter soll diese Definition gelten:

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Zuordnungen für andere technische Einrichtungen abhängig vom

Anschluss, z.B.

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• Steuerspannung zwischen zwei Anschlüssen (G-S oder B-E)

• Geschalteter Strompfad über D-S oder C-E

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Vorteile Bipolartransistor:

• sehr schnelles Schalten (5ps)

• kann größere Ströme schalten

Vorteile FET:

• Benötigt nur Steuerspannung, keinen statischen Strom

• sehr geringe Abmaße (< 0,1μm)

Kausales System:

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• Anwendung in Reihenschaltung

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• Anwendung in Parallelschaltung

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• Wirkunglos

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• Wie bei Widerständen sind Reihen- und Parallelschaltungen mehrerer Schalter möglich

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Technische Realisierung logischer Verknüpfungen durch

• Reihenschaltung (Serienschaltung)

• Parallelschaltung (Nebenschluss)

• Kombinationen

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• Eingänge erhalten Kombinationen aus H / L - Spannungswerten

• Die elektrische Funktion bestimmt, ob H oder L am Ausgang

• Werte für H und L werden von verfügbarer Spannung abgeleitet!

Beispiele:

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• Elektrische Pegel werden binären Zahlen zugeordnet

• Bei der Zuordnung L->0 und H->1 spricht man von positiver Logik

• Bei der Zuordnung L->1 und H->0 spricht man von negativer Logik

  
  

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• Reihen- und Parallelschaltungen von Transistoren werden auf entsprechende Stromkreise mit Schaltern abgebildet

• Elektrische Funktionstabellen korrespondieren mit Logiktabellen

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• FETs mit p-Kanal haben den Source immer an der H-Seite,

• nur dann können sie bei L am Gate einschalten.

• Die negative Seite der Spannungsquelle (L) bildet den Bezugspegel (Masse).

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• Stromkreise mit nur nFETs oder nur pFETs benötigen statischen Strom,

• erst bei der Kombination beider Typen verschwindet dieser.

• Die Definition des Bezugspegels (Masse) entspricht LOW

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• Theoretisch lassen sich beliebig viele Schalter gruppieren.

• Die logische Verknüpfung von n Eingängen findet gleichzeitig statt.

• Technisch üblich sind bis zu 16 Eingänge

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• Eingänge nicht offen lassen, immer mit gültigen H- oder L- Werten belegen

• Logikdefinitionen von Ausgängen und Eingängen müssen übereinstimmen

• Versorgungsspannungen erst nach korrekter Verschaltung anlegen, auf Polarität achten, ggf. Stromaufnahme prüfen

• Ausgänge nicht überlasten, nicht mit anderen Ausgängen verbinden