Logo des digitalen Schulbuchs inf-schule.de. Schriftzug in Zustandsübergangsdiagramm eines endlichen Automaten.

Erkundung Takt

Zielsetzung

Im Folgenden wollen wir uns mit dem theoretischen, zeitlichen Ablauf bei Schaltwerken befassen. Was passiert wann und wo?

Aufgabe 1

Betrachte die 4 RS-FF, welche in einer Reihe geschaltet sind. Dh. der Ausgang des ersten FF dient als Eingang des zweiten FF usw.
Berechne, wie "lange" es dauert, bis die LED am Ausgang leuchtet, wenn jedes FF 10 ns (Nanosekunden) zum Schalten braucht und der Stromfluss (bzw. Signalfluss) durch die Leitung je 1 ns.

Aufgabe 2

Nun etwas schwieriger: Wir nehmen den 4-Bit-Addierer aus dem vorherigen Kapitel:
Angenommen, die Schaltwerke HA und VA benötigen zum Schalten jeweils genau 10 ns; der Stromfluss (bzw. Signalfluss) pro Leitung 1 ns.

a) Bestimme die Signale der Ausgänge $s_0 - s_3$ sowie ü exakt beim Einschalten, also bei 0 ns.

b) Bestimme die Signale der Ausgänge s0 – s3 sowie ü nach exakt 12 ns. Wie „lange“ braucht die Schaltung, um das fertige Ergebnis dar zu stellen?

c) Nenne Probleme, die bei solchen Schaltprozessen entstehen.

Aufgabe 3

Teste und beschreibe den Baustein Clock mit Hilfe der nachfolgenden Schaltung. Klicke dazu rechts auf den Schalter. Alternativ kannst du dir auch die Datei hierfür die Simulationssoftware LogicSim herunterladen.

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