12840 - Digitale Schaltungen Modulübersicht

Modulnummer: 12840
Modultitel:Digitale Schaltungen
  Digital circuits
Einrichtung: Fakultät 1 - MINT - Mathematik, Informatik, Physik, Elektro- und Informationstechnik
Verantwortlich:
  • Prof. Dr.-Ing. Killat, Dirk
Lehr- und Prüfungssprache:Deutsch
Dauer:1 Semester
Angebotsturnus: jedes Sommersemester
Leistungspunkte: 6
Lernziele:Die Studierenden können digitale kombinatorische und sequentielle Schaltungen verstehen und entwerfen. Sie kennen die zugrundeliegenden Schaltungstechnologien, deren Funktionsweise und Eigenschaften.
Die Studierenden können grundlegende Schaltungen, die sie im Rahmen der Elektrotechnik kennen lernen, mit einem Schaltungssimulator, der auf SPICE basiert, analysieren.
Inhalte:Digitaltechnik:
  1. Boolsche Algebra
  2. Grundgatter, komplexe Gatter
  3. Normalform
  4. Karnaugh Diagramm und Logik Minimierung
  5. Beispiele für Kombinatorische Schaltungen
  6. Dynamisches Verhalten kombinatorischer Schaltungen
  7. Grundlagen sequentieller Schaltungen
  8. Automaten (Moore, Mealy, Zustandsdiagramme)
  9. Speicherelemente Flip-Flop, Multiplexer-basierte Register und Latches, Pegel und Taktflankensteuerung
  10. Timing in sequentiellen Schaltungen (Setup- und Hold Time)
  11. Beispiele für sequentielle Schaltungen (Zähler, synchron, asynchron)
  12. Grundlagen von digitalen Tabellen-Speichern (RAM, statisch und dynamisch, EEPROM-Zelle, Organisation von Speichern, NOR- und NAND-Flash-Speicher Technologien

Schaltungssimulation mit SPICE:

  1. Funktionsweise des Schaltungssimulators basierend auf der modifizierten Knotenanalyse
  2. Newton Algorithmus, Jakobi-Matrix
  3. Funktionsweise der DC-Simulation und DC-Arbeitspunkt
  4. Funktionsweise der AC-Simulation, AC-Anregung und Interpretation der Simulationsergebnisse
  5. Funktionsweise der Transientensimulation, Parameter, die Simulationsgeschwindigkeit, Konvergenz und Rechengenauigkeit beeinflussen
Empfohlene Voraussetzungen:Kenntnis des Stoffes der Module
  • 12696  Grundlagen der Elektrotechnik
  • 12697  Wechselstromtechnik
  • 12838  Analogtechnik
Zwingende Voraussetzungen:keine
Lehrformen und Arbeitsumfang:
  • Vorlesung / 2 SWS
  • Übung / 2 SWS
  • Praktikum / 2 SWS
  • Selbststudium / 90 Stunden
Unterrichtsmaterialien und Literaturhinweise:
  • Vorlesungsskript ET 4, BTU, LS Mikroelektronik
  • Software und Simulationsbeispiele auf der Webseite der BTU zum Download

Englischsprachige Literatur:

  • Digital Integrated Circuits, A Design Perspective, 2nd Edition, by Jan M. Rabaey, A. Chandrakasan and B. Nikolic, Prentice Hall Electronics and VLSI Series, 2003
  • Hinweise zur Verwendung von LT-Spice im Internet: http://cmosedu.com/cmos1/ltspice/ltspice.htm
Modulprüfung:Voraussetzung + Modulabschlussprüfung (MAP)
Prüfungsleistung/en für Modulprüfung:Voraussetzung für die Modulabschlussprüfung:
  • erfolgreiche Bearbeitung von Übungsaufgaben
Modulabschlussprüfung:
  • Klausur, 180 min.
Bewertung der Modulprüfung:Prüfungsleistung - benotet
Teilnehmerbeschränkung:keine
Zuordnung zu Studiengängen:
  • Bachelor (universitär) / Elektrotechnik / PO 2019
  • Bachelor (universitär) / Elektrotechnik / PO 2022
  • Bachelor (universitär) / Wirtschaftsingenieurwesen / PO 2019
  • Bachelor (universitär) / Wirtschaftsingenieurwesen / PO 2023
  • Bachelor (universitär) - Duales Studium, ausbildungsintegrierend / Wirtschaftsingenieurwesen - dual / PO 2023
  • Bachelor (universitär) - Duales Studium, praxisintegrierend / Wirtschaftsingenieurwesen - dual / PO 2023
Bemerkungen:
  • Studiengang Elektrotechnik B. Sc. (PO 2019): Pflichtmodul
Veranstaltungen zum Modul:
  • Vorlesung: Digitale Schaltungen, 2 SWS
  • Übung zur Vorlesung, 2 SWS
  • Praktikum zur Vorlesung, 2 SWS
  • Zugehörige Prüfung
Veranstaltungen im aktuellen Semester: