ELT01210 – Digitaltechnik

Modul
Digitaltechnik
Digital Logic Design
Modulnummer
ELT01210
Version: 1
Fakultät
Elektrotechnik
Niveau
Bachelor/Diplom
Dauer
1 Semester
Turnus
Wintersemester
Modulverantwortliche/-r

Prof. Dr. Rigo Herold
Rigo.Herold(at)fh-zwickau.de

Dozent/-in(nen)

Prof. Dr. Rigo Herold
Rigo.Herold(at)fh-zwickau.de

Lehrsprache(n)

Deutsch - 80.00%
in "Digitaltechnik"

Englisch - 20.00%
in "Digitaltechnik"

ECTS-Credits

6.00 Credits

Workload

180 Stunden

Lehrveranstaltungen

6.00 SWS (2.00 SWS Praktikum | 4.00 SWS Vorlesung mit integr. Übung / seminaristische Vorlesung)

Selbststudienzeit

90.00 Stunden
75.00 Stunden Praktikumsvor- und -nachbearbeitung - Digitaltechnik
15.00 Stunden Vorbereitung Prüfung - Digitaltechnik

Prüfungsvorleistung(en)

Praktikumstestat
in "Digitaltechnik"

Prüfungsleistung(en)

schriftliche Prüfungsleistung -
Modulprüfung | Prüfungsdauer: 90 min | Wichtung: 100%
in "Digitaltechnik"

Medienform
Keine Angabe
Lehrinhalte/Gliederung

Vorlesung / Übung:

1          Zahlensysteme
           
Polyadische Zahlensysteme, Technik-Relevanz

2          Kombinatorische Schaltnetze

            Logische Verknüpfungen; Schaltungsanalyse; Schaltalgebra;
            NAND- und NOR-Funktion; Schaltungssynthese

3          Zeitabhängige binäre Schaltungen

            Grundfunktion von Flip-Flops; Klassifizierung der Flip-Flop-           Arten, Nicht taktgesteuerte FlipFlops; Taktzustandsgesteuerte
           Flip-Flops; Taktflankengesteuerte Flip-Flops

4          Zähler und Frequenzteiler

            Zählen und Zählerarten; Asynchronzähler;      
            Synchronzähler;  Frequenzteiler

5          Auswahl- / Verbindungsschaltungen


            Selektor, Multi- und Demultiplexer; Adressdekoder

6          Schieberegister

            Schieberegister für serielle Ein- und Ausgabe;  
            Schieberegister mit Parallelausgabe; Schieberegister mit
            Parallelausgabe und Paralleleingabe; Ringregister

7          Rechenschaltungen

            Halbaddierer; Volladdierer; Subtrahier-Schaltungen;
            Multiplikationsschaltungen


8          Zustandsautomaten

            Begriffe; Beschreibung; Aufwandsabschätzung; 
           Zustandskodierung; Entwurf seq. Schaltungen

9          Hardwarebeschreibungssprache

            Grundbegriffe; Strukturbeschreibung;
            Verhaltensbeschreibung; Alg. Beschreibung; Simulation

10        Schaltkreis–Entwurf

            Grundbegriffe; Kategorien von digitalen Schaltkreisen;
            Methoden; Werkzeuge; Entwurfsablauf

Praktika:

Teil 1: Grundlagen der Digitalen Schaltungstechnik Hardware-Aufbau von digitalen Grundschaltungen ( „Steckbrett-Versuche“)

Teil 2: Grundlagen des FPGA – Entwurfes Umgang mit einer Hardwarebeschreibungssprache (Entwurfssystem für CPLD/FPGA)

Qualifikationsziele

Die Studenten erlangen das notwendige theoretische und praktische Grundwissen zum Umgang mit digitalen Schaltungen auf logischer Ebene, wie es in zahlreichen informationstechnischen, elektrotechnischen, messtechnischen oder physikalisch orientierten Lehrveranstaltungen benötigt wird. Der behandelte Stoff bildet eine wesentliche Voraussetzung, um im späteren Berufsleben praktische Aufgabenstellungen des digitalen Schaltungsentwurfs lösen zu können. Es befähigt zur Hardwareentwicklung von ASIC’s (FPGA’s, PLA’s, PAL’s usw.) und legt die Grundlage zum Entwurf von Mikroprozessor- und Mikrocontrollersystemen (eingebettete Systeme).
Nach Absolvierung dieses Moduls können die Studierenden praktische Problemstellungen auf den Gebieten des digitalen Schaltungsentwurfs, der digitalen Schaltungssynthese und der digitalen Schaltungssimulation lösen. Sie sind in der Lage digitale Schaltungen auf Strukturebene oder Verhaltensebene zu entwickeln und haben Kenntnisse im Umgang mit einer Hardwarebeschreibungssprache (z.B. VHDL, Verilog) erworben.
Durch den hohen Anteil an Praktika ist dafür gesorgt, dass in kleinen Praktikumsgruppen die Inhalte des digitalen Schaltungsentwurfs sowie die Zusammenarbeit in Projekt-Teams geschult werden.
Die erlangten Kenntnisse zur verwendeten Entwurfssprache ermöglichen es den Studenten, sich mit Spezialisten des Halbleiter-Entwurfes in der üblichen Syntax verständigen zu können.

Die Studierenden erlangen das notwendige theoretische und praktische Grundwissen zum Umgang mit digitalen Schaltungen auf logischer Ebene, wie es in zahlreichen informationstechnischen, elektrotechnischen, messtechnischen oder physikalisch orientierten Lehrveranstaltungen benötigt wird.

Die Lehrveranstaltung legt die Grundlage zum Entwurf von Mikroprozessor- und Mikrocontrollersystemen (eingebettete Systeme).

Im Bereich der Hardwareentwicklung von FPGA’s, ASIC’ usw. werden Grundlagen sowie der prinzipielle Entwurfsablauf vermittelt. Dieses Wissen befähigt Studierenden später eigenständig komplexere Aufgaben lösen zu können.

Nach Absolvierung dieses Moduls mit hohem praktischem Anteil in kleinen Praktikumsgruppen können die Studierenden praktische Problemstellungen auf den Gebieten des digitalen Schaltungsentwurfs, der digitalen Schaltungssynthese und der digitalen Schaltungssimulation lösen. Sie sind in der Lage digitale Schaltungen auf Strukturebene oder Verhaltensebene zu entwickeln.

Der behandelte Stoff bildet eine wesentliche Voraussetzung, um im späteren Berufsleben praktische Aufgabenstellungen des digitalen Schaltungsentwurfs lösen zu können.

Sozial- und Selbstkompetenzen
Keine Angabe
Besondere Zulassungsvoraussetzung

keine

Empfohlene Voraussetzungen

Physikalisch / mathematische Vorkenntnisse entsprechend der Hochschulzugangsvoraussetzung

Fortsetzungsmöglichkeiten
Keine Angabe
Literatur

Klaus Fricke. Digitaltechnik, Vieweg Verlag, ISBN 352833861-X

Gunther Lehmann. Schaltungsdesign mit VHDL, Franzis-Verlag, ISBN 3772361630

Michael D. Ciletti, Starter’s Guide to Verilog 2001, Pearson, ISBN 0-13-141556-5

Douglas L: Perry, VHDL Programming by Example, McGraw Hill, ISBN 0071400702

Hinweise
Keine Angabe