Digitaltechnik

Vorteile der digitalen Signalverarbeitung gegenüber der analogen Technik liegen, neben den geringeren Kosten der Bauteile aufgrund der hohen Integrierbarkeit und vereinfachten Entwicklung, vor allem in der höheren Flexibilität. Mit Hilfe von speziellen Signalprozessoren oder Computern können Schaltungen in Software realisiert werden. Dadurch lassen sich Funktionen sehr schnell an veränderte Anforderungen anpassen. Außerdem sind äußerst komplexe Algorithmen einfach anwendbar, die analog nur mit extremem Aufwand oder gar nicht realisierbar wären.

Spezielle Entwicklerwerkzeuge (CAE) und Beschreibungssprachen wie VHDL oder Verilog unterstützen Ingenieure bei der schnellen Entwicklung neuer Anwendungen und Schaltungen.

Digitale Schaltungen bestehen hauptsächlich aus Logikelementen, wie AND, NAND, NOR, OR, NOT und anderen, mit denen digitale ja - nein Informationen miteinander verknüpft werden, z. B. zu Zählern oder Flipflops. Komplexere Anwendungen sind Prozessoren.

Theoretisch reicht eine einzige Art von Gattern aus (Nand oder Nor), um alle anderen logischen Funktionen zu bilden.

Zusätzlich zu logischen Funktionen enthalten digitale Schaltungen auch zeitabhängige Bestandteile und können taktgesteuert oder zustandsgesteuert sein. Sie arbeiten dabei synchron oder asynchron.

Enthält eine digitale Schaltung lediglich Logikelemente, so spricht man von einem Schaltnetz. Werden zusätzlich Speicher verwendet, handelt es sich um ein Schaltwerk oder auch Automaten.

Ein Mikrocontroller oder Prozessor besteht hauptsächlich aus diesen Logikelementen und wird über einen Datenbus mit Speichern und anderen Baugruppen erweitert. Eine zeitlich gestaffeltes Ausführen von Logikverknüpfungen ist möglich. Diese können fest verdrahtet oder programmiert sein.

Bei der Digitaltechnik wird meist das Dualsystem zugrunde gelegt. Es gibt aber auch Möglichkeiten, andere Systeme als Grundlage zu verwenden.

Weiterführende Literatur

1. Klaus Beuth und Olaf Beuth, "Digitaltechnik", Vogel-Verlag, 13. Auflage 2003, ISBN 3-8023-1958-3
2. Manfred Seifart und Helmut Beikirch, "Digitale Schaltungen", Verlag Technik, 5. Auflage, Berlin 1998
3. Peter Pernards, "Digitaltechnik Bd. I -- Grundlagen, Entwurf, Schaltungen", Hüthig Verlag, 4. Auflage, Heidelberg 2001
4. Richard G. Lyons, "Understanding Digital Signal Processing", Prentice Hall PTR, 1997 (Aktuell 8. Nachdruck 2001)
5. Peter J. Ashenden, "The Designer's Guide to VHDL", Morgan Kaufmann, 2. Auflage 2001
6. U. Tietze und Ch. Schenk, "Halbleiter-Schaltungstechnik", Springer Verlag, 12. Auflage, 2002, ISBN 3-540-42849-6
7. Hans Martin Lipp, "Grundlagen der Digitaltechnik", R. Oldenburg Verlag, 2. Auflage, 1998, ISBN 3-486-24144-3

Weblinks

ELektronik-KOmpendium.de Digitaltechnik von A bis Z