Technische Informatik 1 - Grundlagen

Diode

Aktuelles

Inhalt

Die Lehrveranstaltung „Technische Informatik 1“ führt in die technischen Grundlagen der Informatik ein. Im ersten Teil „Grundlagen“ (Sommersemester) werden die Gebiete der Elektrotechnik behandelt, die für die Digitaltechnik wichtig sind: Netzwerkanalyse, Transistorschaltungen, Logikgatter, Schaltkreisfamilien, Schaltalgebra und Minimierungsverfahren.
Im zweiten Teil „Digitaltechnik“ (Wintersemester) wird die Analyse und Synthese digitaler Systeme behandelt: kombinatorische und sequenzielle Schaltungen, programmierbare Logikschaltungen, arithmetisch-logische Einheiten und Mikroprozessoren.
Die Lehrveranstaltung besteht aus Vorlesungen, fakultativen Übungen und einem Praktikum.

Vorlesung

Ausgehend von der Analyse elektrischer Netzwerke werden Schaltungen mit passiven Bauelementen und mit elektronischen Halbleiterbauelementen betrachtet. Das Verhalten von Transistoren im Schalterbetrieb wird näher untersucht. Es werden logische Gatterschaltungen aus Transistoren analysiert und synthetisiert und eine Einführung in Integrationstechniken gegeben.

Gliederung der Vorlesung

  1. Einführung
    1. Zielstellung
    2. Lehrveranstaltungen
    3. Abschluss der Technischen Informatik 1
    4. Weitere Lehrveranstaltungen
  2. Analyse elektrischer Netzwerke
    1. Grundbegriffe der Elektrotechnik
    2. Elektronische Bauelemente
    3. Kirchhoffsche Sätze
    4. Allgemeine Netzwerkanalyse
    5. Simulation elektrischer Netzwerke
  3. Elektronische Halbleiterbauelemente
    1. Diode
    2. Feldeffekttransistor
    3. Bipolartransistor
  4. Elektronische Schalter
    1. Binäre elektrische Größen
    2. Transistor als Schalter
  5. Digitale Schaltkreise
    1. Kenngrößen, Logikdefinition
    2. Transistor-Transistor-Logik
    3. CMOS- und BiCMOS-Technik
    4. Integrationstechniken

Skripte zur Vorlesung

Übung (fakultativ)

In den fakultativen Übungen wird der Vorlesungsstoff anhand konkreter Aufgabenstellungen vertieft. Die Übungen sind direkte Versuchsvorbereitungen für die Praktikumsversuche und in den Praktikumszeitplan eingeordnet.

Praktikum

Im Praktikum wird die Möglichkeit gegeben, einerseits die theoretischen Zusammenhänge durch Simulationen auf einem Rechner (mit HSPICE, SIM) und andererseits an praktischen Versuchsaufbauten mit Spannungsquellen, Transistoren und Logikgattern (im Labor, LAB) nachzuvollziehen. Die Simulationsrechnungen können an allen Sun-Solaris-Rechnern selbstständig absolviert werden. Diese Ergebnisse sind Voraussetzung für die Absolvierung des Laborpraktikums.
Es gibt gegenwärtig 6 Versuche:
  1. SIM EN-SIM: Elektrische Netzwerke - Simulation
  2. LAB EN-LAB: Elektrische Netzwerke - Labor
  3. SIM TS-SIM: Transistorschaltungen - Simulation
  4. LAB TS-LAB: Transistorschaltungen - Labor
  5. SIM GS-SIM: Gatterschaltungen - Simulation
  6. LAB GS-LAB: Gatterschaltungen - Labor
Die Versuche bauen auf einander auf und bilden Paare (SIM und LAB). Sie müssen in der angegebenen Reihenfolge absolviert werden.
Gegenwärtig gibt es folgende Betreuer: Gegenwärtig gibt es folgende Versuchsanleitungen: Wichtig sind noch die Termine, die Hinweise zur Organisation und die Laborordnung des Praktikums:

Literatur

Software

Es ist grundsätzlich möglich, die Aufgaben des Simulationspraktikums auch mit der WIN95/98/NT-Software PSPICE zu lösen, allerdings ist die Syntax der Steueranweisungen in den Spice-Quelldateien in einigen Punkten von HSPICE verschieden. Es erfolgt daher keine Betreuung. Als Dokumentation zur Version 6.0 dient das Buch „Schaltungsdesign mit PSPICE unter Windows“ von Claus Kühnel (Franzis Verlag 1994), das in der Uni-Bibliothek zur Verfügung steht.

Aber auch das Programm SPICE OPUS ist ohne Betreuung verwendbar. Es läuft unter WINDOWS und LINUX, so dass ggf. nicht in den Sun-Pools des Institutes gearbeitet werden muss, sondern der heimische PC genutzt werden kann.
Dr. Frank Winkler
Dr. Manfred Günther
16.04.2007, 11:37:06