Vorlesung "Grundlagen der Digitaltechnik"
- Details
- Zuletzt aktualisiert: Sonntag, 19. Januar 2020 22:42
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Empfohlene Einordnung im Curriculum
Pflichtvorlesung für Studierende elektrotechnischer Diplom- und Bachelor-Studiengänge im 2. Fachsemester
Englische Bezeichnung
Digital Fundamentals
Umfang
4 Semesterwochenstunden (2 Blöcke zu 90 Minuten) über ein Semester
Sprache
deutsch
Motivation
Fundierte Kenntnisse der Grundlagen der Digitaltechnik sind angesichts der fortschreitenden Digitalisierung unserer technischen Umwelt (IoT, Industrie 4.0, 5G, NGN) so wichtig wie nie zuvor. Diese Vorlesung stellt die Basis für eine Vielzahl weiterführender Lehrveranstaltungen bereit. Da der Inhalt sehr umfangreich und anspruchsvoll ist und Kenntnisse aus den elektrotechnischen Grundlagen des 1. Semesters benötigt werden, sollte die Vorlesung mit 4 SWS im 2. Semester eingeplant werden.
Ausbildungsziele
- Stärkung des logischen und abstrakten Denkvermögens.
- Förderung des selbstständigen Erarbeitens und Vertiefens von Lehrinhalten.
- Vermittlung anwendungsbereiter Kenntnisse der Grundlagen der Digitaltechnik, insbesondere:
- Verständnis der prinzipiellen Unterschiede sowie Vor- und Nachteile der analogen bzw. digitalen Informationsverarbeitung.
- Fähigkeit zur Durchführung von Addition, Subtraktion und Multiplikation ganzer Zahlen auf Basis des Dualzahlensystems und zur Realisierung von Schaltnetzen hierfür.
- Umrechnung ganzer Zahlen zwischen Dual-, Oktal- und Hexadezimalzahlensystem sowie 8421-BCD-Code.
- Kenntnis der Grundbegriffe der Codierung und Fähigkeit zur Analyse von Codes hinsichtlich grundlegender Eigenschaften.
- Kenntnis der am weitesten verbreiteten numerischen und alphanumerischen Codes mit ihren charakteristischen Eigenschaften.
- Verständnis des Prinzips fehlererkennender bzw. fehlerkorrigierender Codes.
- Fähigkeit zur Analyse und Synthese von Schaltfunktionen unter Verwendung angemessener Beschreibungsverfahren.
- Kenntnis der modernen Entwurfsmethodik für digitale Schaltungen auf Basis von FPGAs oder ASICs.
- Fähigkeit zur Minimierung einfacher Schaltfunktionen.
- Fähigkeit zur Realisierung von einfachen praxisrelevanten Schaltnetzen unter Verwendung elementarer Schaltnetze.
- Sicherheit in der Abgrenzung von Eigenschaften und Einsatzfeldern von Schaltnetzen bzw. Schaltwerken.
- Verständnis der Vor- und Nachteile asynchroner bzw. synchroner Schaltwerke.
- Anwendungsbereite Kenntnis verschiedener Beschreibungsverfahren für Schaltwerke.
- Sichere Kenntnis der Eigenschaften der verschiedenen Flipflop-Typen.
- Fähigkeit zur Synthese von Flipflops aus anderen Flipflop-Typen.
- Fähigkeit zur Synthese von Auffang- und Schieberegistern aus verschiedenen Flipflop-Typen.
- Kenntnis der Funktionsweise von Ring- und Johnson-Zählern sowie linear rückgekoppelten Schieberegistern einschließlich ihrer Einsatzfelder.
- Fähigkeit zum Entwurf von Seriell/Parallel-Wandlern aus einzelnen Flipflops.
- Fähigkeit zur strukturierten Synthese von asynchronen Zählschaltungen und Frequenzteilern.
- Fähigkeit zur strukturierten Synthese einfacher synchroner Automaten.
Erforderliche Vorkenntnisse und Fähigkeiten
- Dualzahlensystem, Addtion von Dualzahlen
- Grundlagen der mathematischen Logik: UND-, ODER-, NICHT-Verknüpfungen
Inhalt
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Lehrmethodik
Seminaristische Vorlesung mit integrierten Übungsanteilen. Intensive Einbeziehung der Hörer durch begleitende Fragen und Behandlung von Fragen aus dem Auditorium.
Lehrmaterialien
- Literaturempfehlungen
- Ausbildungsziele
- Gliederung der Vorlesung
- Arbeitsblätter, die den größten Teil des Vorlesungsstoffs enthalten
- Folien zur Vorlesung
- Aufgabensammlung
- Alte Klausuraufgaben mit Musterlösungen
Prüfungsform
Klausur von 90 Minuten Dauer