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Grundlagen der Digitaltechnik - Teil 2 (Einblicke in das Innenleben eines Gatters)Grundlagen der Digitaltechnik - Teil 2 (Einblicke in das Innenleben eines Gatters)

Als Erstes möchten wir uns beim Forummitglied OlafSt, dem Autor des Artikels, bedanken. Vielen Dank nochmal. ;)

Einleitung

Bevor es die Digitaltechnik gab, mußte sich der Elektroniker mit der Analogtechnik herumplagen. Zwischen zwei Pegeln, sagen wir mal 0V und 100V, gab es unendlich viele Zwischenstufen.

Die Erfindung der Digitaltechnik räumte mit diesen Unwägbarkeiten auf - und ermöglichte heute übliche Prozessoren, Speicher, Festplatten.

Wie nun funktioniert das Ganze ?

In der Digitaltechnik gibt es nur zwei Zustände: LOW und HIGH. Ende der Liste, nix dazwischen, keine vielleichts.

Heute üblich ist allerdings nicht das Wort "Zustand" (der könnte auch "blau" sein :D), sondern der Begriff "Pegel", im englischen "Level". Ergo gibt es zwei Pegel: LOW-Pegel und HIGH-Pegel.

Diese Pegel sind keineswegs starr definierte Spannungen oder Ströme. Man muß sich also einigen, was nun LOW und was HIGH ist.

  • In der TTL-Logik wird LOW als 0V und HIGH als +5V definiert.
  • Bei seriellen Schnittstellen der älteren Art ist LOW=-12V und HIGH=+12V
  • Bei seriellen der uralten Art ist Low=-25V und HIGH=+25V
  • In der modernen CMOS-Logik genügt 0V als LOW und +3.3V als HIGH
  • Bei der sog. 20mA-Schnittstelle ist LOW=0mA und HIGH=+20mA

Im weiteren Verlauf reden wir immer von TTL-Pegeln, also 0V für Low und +5V für High.

Bei der TTL-Logik kommen stets Transistoren zum Einsatz - daher auch der Name: Transistor-Transistor-Logik.

Einzelne Elemente der TTL-Logik nennt man Gatter oder Glied. Wir reden im weiteren immer von Gattern.

Es gibt im wesentlichen drei Arten von Logik-Gattern: NOT, AND, OR. Eigentlich gibt es noch ein viertes, XOR genannt, das aber ein Schattendasein führt. Ebenfalls von großer Bedeutung ist das sogenannte Flip-Flop, das aber kein Logik-Gatter im herkömmlichen Sinne ist. ALLE ANDEREN GATTER BASIEREN AUF DIESEN DREIEN. Das ist kein Scherz. Auch ein 14-Bit-Volladdierer besteht ausschließlich aus diesen drei Gatter-Sorten, eine heutige CPU besteht zu 90% aus diesen drei Gattern.

Weiter mit: Aufbau des NOT-Gatters

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