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2001 | Book | 2. edition

Technische Informatik

Übungsbuch zur Technischen Informatik 1 und 2

Authors: Prof. Dr. Wolfram Schiffmann, Dipl.-Phys. Robert Schmitz, Dipl.-Informatiker Jürgen Weiland

Publisher: Springer Berlin Heidelberg

Book Series : Springer-Lehrbuch

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About this book

Die mehrbändige Technische Informatik bietet einen verständlichen Einstieg in dieses wichtige Teilgebiet der Informatik. Leser mit unterschiedlichen Vorkenntnissen gewinnen schrittweise einen Überblick über die in Studium und Beruf benötigten elektrotechnischen und elektronischen Grundlagen. Auf dieser Basis werden Komponenten und Strukturen von heutigen Computersystemen eingeführt.
Der Übungsband dient zur Einübung und Vertiefung des in den Lehrbüchern Technische Informatik 1 und 2 dargebotenen Stoffes. Die Rechenaufgaben mit Lösungen beziehen sich vor allem auf die physikalischen Grundlagen. Die komplexeren Problemstellungen in der Computertechnik werden mit den Simulationsprogrammen gelöst, die die Autoren auf ihrer Homepage zur Verfügung stellen.

Table of Contents

Frontmatter

Aufgaben

Frontmatter
1. Grundlagen der Elektrotechnik
Zusammenfassung
Gegeben sind drei Punktladungen im materiefreien Raum, die wie in Abb.A1.1 angeordnet sind.
Wolfram Schiffmann, Robert Schmitz, Jürgen Weiland
2. Halbleiterbauelemente
Zusammenfassung
Bestimmen Sie die Wellenlänge von Licht, das in GaAs ein Valenzelektron ins Leitungsband hebt.
Wolfram Schiffmann, Robert Schmitz, Jürgen Weiland
3. Elektronische Verknüpfungsglieder
Zusammenfassung
Skizzieren Sie die Schaltung eines NICHT-Schaltgliedes, das mit einem NPN-Transistor und Widerständen aufgebaut ist (Resistor-Transistor-Logic) !
Wolfram Schiffmann, Robert Schmitz, Jürgen Weiland
4. Schaltnetze
Zusammenfassung
Ein 1xUM Schalter (Abb. A31.1) hat die drei Kontakte 1, 2 und 3. Dabei kann der Kontakt 3 entweder mit dem Kontakt 1 oder mit dem Kontakt 2 leitend verbunden werden.
Wolfram Schiffmann, Robert Schmitz, Jürgen Weiland
5. Speicherglieder
Zusammenfassung
Die Schaltung einer dynamischen Eintransistor-Speicherzelle ist in Abbildung A51.1 dargestellt.
Wolfram Schiffmann, Robert Schmitz, Jürgen Weiland
6. Schaltwerke
Zusammenfassung
Stellen Sie für die Schaltung aus Abb. A57.1 eine Tabelle der nacheinander auftretenden Zustände auf.
Wolfram Schiffmann, Robert Schmitz, Jürgen Weiland
7. Computertechnik
Zusammenfassung
Bestimmen Sie den dezimalen Wert W der folgenden Dualzahlen.
Wolfram Schiffmann, Robert Schmitz, Jürgen Weiland

Lösungen

Frontmatter
1. Grundlagen der Elektrotechnik
Zusammenfassung
Zwischen zwei PunktladungenQ 1 und Q 2 wirkt eine Kraft, deren Betrag mit dem Coulombschen Gesetz bestimmt wird:
$$ F = \frac{1}{{4\pi { \in _0}}} \cdot \frac{{{Q_1} \cdot {Q_2}}}{{{r^2}}} $$
Wolfram Schiffmann, Robert Schmitz, Jürgen Weiland
2. Halbleiterbauelemente
Zusammenfassung
Um ein Elektron aus dem Valenzband ins Leitungsband anzuheben, muss die Photonenenergie
$$\eqalign{ & {E_{Ph}} \geqslant 1,43 \cdot 1,6 \cdot {10^{ - 19}}As \cdot V \cr & \geqslant 2,288 \cdot {10^{ - 19}}J \cr} $$
Wolfram Schiffmann, Robert Schmitz, Jürgen Weiland
3. Elektronische Verknüpfungsglieder
Zusammenfassung
Ein NICHT-Glied (Inverter) in RTL-Technik (Resistor-Transistor-Logic) stellt eine einfache Emitterschaltung eines NPN-Transistors dar. Abbildung L27.1 zeigt eine solche Schaltung.
Wolfram Schiffmann, Robert Schmitz, Jürgen Weiland
4. Schaltnetze
Zusammenfassung
Logische Verknüpfungen bilden Eingangsvektoren auf Ausgangsvektoren ab.
Wolfram Schiffmann, Robert Schmitz, Jürgen Weiland
5. Speicherglieder
Zusammenfassung
Der Ladungsausgleich von C p und C s über R wird durch eine Maschengleichung beschrieben. Es gilt:
$$u{C_p}(t) - i(t) \cdot R - u{C_s}(t) = 0$$
Hier kommen alle von uns gesuchten Größen vor. Um diese drei Unbekannten mit nur einer Gleichung zu ermitteln, müssen wir zwei der drei Unbekannten auf die dritte zurückführen. Dies gelingt leicht, da die Kondensatorspannungen von i(t)abhängen.
Wolfram Schiffmann, Robert Schmitz, Jürgen Weiland
6. Schaltwerke
Zusammenfassung
Als Erstes werden wir den Anfangszustand in die Tabelle eintragen.
Wolfram Schiffmann, Robert Schmitz, Jürgen Weiland
7. Computertechnik
Zusammenfassung
Den dezimalen Wert einer Dualzahl ermitteln wir durch Addition der Produkte aller Dualstellen mit den entsprechenden Potenzen zur Basis 2.
Wolfram Schiffmann, Robert Schmitz, Jürgen Weiland
Backmatter
Metadata
Title
Technische Informatik
Authors
Prof. Dr. Wolfram Schiffmann
Dipl.-Phys. Robert Schmitz
Dipl.-Informatiker Jürgen Weiland
Copyright Year
2001
Publisher
Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN
978-3-662-10237-4
Print ISBN
978-3-540-42171-9
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-10237-4