Einfache Speicherschaltung

Fragen zu Elektronik und Elektro allgemein.Fragen zu Bauteilen wie z.B. Tansistoren, Dioden, Kondensatoren usw.

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Einfache Speicherschaltung

Neuer Beitragvon paradoxx777 am Mittwoch 27. Juni 2018, 12:44

Hallo,

ich bin neu hier im Forum und beschäftige mich seit Kurzem mit elektronischen Schaltungen.
Als Informatiker reizt mich die Möglichkeit, die bekannten Logik- Gatter (AND OR,..) nur mit Hilfe von Bipolar- Transistoren umzusetzen.

Mein Verständnis kommt bisher allerdings bei der "Rückführung" des Signals an seine Grenzen:
Ziel ist eine einfache Speicherschaltung mit einem OR- Gatter, dessen Ausgang den Transistor eines anderen Schaltkreises öffnet (und dort zum Beispiel eine LED zum Leuchten bringt) und gleichzeitig wieder zu einem Eingang des OR- Gatters führt. (Das Bild im Anhang macht mein Vorhaben verständlicher)

Nach meinem Verständnis kann der Zustand "1" damit gehalten werden.

Wie setze ich das aber in einer echten Schaltung um? Die Spannung fiel bei meinen Versuchen am Ausgang stets komplett in den zweiten Schaltkreis ab (den mit der LED). Wie führe ich also einen Teil der Spannung zu einem Transistor des OR-Gatters zurück?

Mit freundlichen Grüßen
Sascha
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paradoxx777
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Re: Einfache Speicherschaltung

Neuer Beitragvon anders am Mittwoch 27. Juni 2018, 14:47

Als Informatiker reizt mich die Möglichkeit, die bekannten Logik- Gatter (AND OR,..) nur mit Hilfe von Bipolar- Transistoren umzusetzen.
Dann schau dir mal die Innenschaltungen der ICs der DTL-Serie an.
Iirc war das bei RCA und Raytheon die Serie 930. Die wurden so bis Mitte der 1960er noch in Mainframes eingesetzt. RCA stieg gegen Ende der 1960er aus dem Computergeschäft aus, und eine Zeitlang verkaufte Siemens deren Maschinen noch als 4004 unter eigenem Namen. Innendrin waren noch die originalen Aufkleber von RCA.
Ich denke, daß ich irgendwo noch Kurzdaten mit den Innenschaltbildern dieser ICs habe.
Es war damals üblich die detaillierten Schaltbilder anzugeben, wohl um die potenziellen Käufer zu beeindrucken. Sicherlich wirst du diese Datenblätter auch irgendwo im Internet finden.
Ich habe aber erhebliche Zweifel, ob du mit einem Nachbau dieser ICs aus diskreten Transistoren eine Taktfrequenz von 100kHz erreichen kannst.
Den tatsächlichen Aufbau einer größeren Schaltung mit diskreten Bauteilen sehe ich deshalb als reine Lötübung an. Wenn es denn sein muss, kann man solche Schaltungen heute auch im Simulator zusammenklicken, und die Beherrschung eines solchen Werkzeugs halte ich für sinnvoller als das Anlegen eines Transistorfriedhofs.
Vorab kannst du ja mal hier schauen und den weiterführende Links folgen: https://en.wikipedia.org/wiki/Diode%E2% ... stor_logic

Ziel ist eine einfache Speicherschaltung mit einem OR- Gatter,
Ein einziges OR ist ein bischen wenig. Die Speicherzelle muß ja nicht nur gesetzt, sondern auch gelöscht werden können. Dafür brauchst du schon zwei Eingänge. Deshalb sind die Schaltungen von Speicherzellen meist symmetrisch. Außerdem fehlt dir beim OR ein Inverter.
Als Informatiker wirst du ja wissen, dass man beliebige Logikschaltungen nur mit NAND oder nur mit NOR aufbauen kann. Versuchs mal damit!
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Re: Einfache Speicherschaltung

Neuer Beitragvon BernhardS am Mittwoch 27. Juni 2018, 17:20

Klar kann man Logikschaltungen mit diskreten Bauteilen nachbauen. Das ist sogar recht einfach. Ein OR, das sind nur zwei Transistoren und ein paar Widerstände. Ich hab sogar schon mal ein EXOR gebastelt, weil ein richtiges gerade nicht zur Hand war.
Es wird Deiner Arbeitsweise als Informatiker vermutlich entgegenkommen einfach ein Simulations-Programm wie LT-Spice zu installieren und das erstmal durchzuspielen. Beispiele findet man mühelos im Netz.
Allerdings enthalten echte IC´s dann auch mal sowas wie Multi-Emitter Transistoren, die gibt es leider nicht als diskretes Bauteil zu kaufen.
$2B OR NOT $2B = $FF
BernhardS
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Re: Einfache Speicherschaltung

Neuer Beitragvon paradoxx777 am Mittwoch 27. Juni 2018, 18:04

Danke für eure raschen Antworten.

Ich habe mich wohl etwas unklar ausgedrückt. Ich habe bereits einzelne Gatter als Schaltung umsetzen können. Und deren Werte hintereinander weiter zu verarbeiten ist auch kein Problem mehr. Ein Flip-Flop mit zwei LED ist mir beispielsweise schon gelungen. :-)

Mir ist auch klar, dass mein Beispiel nicht praxisrelevant ist, da man es nicht zurücksetzen kann. Es ist auch nur ein kleiner Ausschnitt aus einer etwas komplexeren Logikkette, der mein Verständnis- Problem gut illustrieren sollte:
- Die Wiederverwendung der Ergebnis-Spannung im gleichen Gate.

Ich werde dem Tipp, mir den inneren Aufbau eines fertigen ICs anzuschauen, nachgehen.

Ich danke euch allen!
Zuletzt geändert von paradoxx777 am Mittwoch 27. Juni 2018, 18:05, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: Einfache Speicherschaltung

Neuer Beitragvon anders am Mittwoch 27. Juni 2018, 18:06

Allerdings enthalten echte IC´s dann auch mal sowas wie Multi-Emitter Transistoren, die gibt es leider nicht als diskretes Bauteil zu kaufen.
Die kamen erst mit der TTL-Logik, und diese besiegelte das Ende der DTL-Schaltungen. Deshalb hatte ich sie absichtlich nicht erwähnt.

Tatsächlich konnte man aber auch die Eingangsstufe der TTL-Gates allein kaufen. Dieses IC hörte auf den Namen 7460 und bestand nur aus dem Multi-Emitter-Transistor und dem darauffolgenden npn-Transistor mit frei verfügbaren E und C Anschlüssen sowie dem 4k Pull-Up-Widerstand.
Offiziell wurde das als Input-Expander für die AOIs (7453 oder so) verkauft, aber man konnte damit auch schön die Eigenschaften der in den TTL-ICs enhaltenen Transistoren studieren.
anders
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Re: Einfache Speicherschaltung

Neuer Beitragvon anders am Mittwoch 27. Juni 2018, 19:38

Mir ist auch klar, dass mein Beispiel nicht praxisrelevant ist, da man es nicht zurücksetzen kann. Es ist auch nur ein kleiner Ausschnitt aus einer etwas komplexeren Logikkette, der mein Verständnis- Problem gut illustrieren sollte:
- Die Wiederverwendung der Ergebnis-Spannung im gleichen Gate.
Kommt gleich! :wink:
Ich habe inzwischen mal ein bischen herumgesucht, und dabei gemerkt, dass ich mich hinsichtlich der Namen etwas geiirrt habe.
Die verbreitete 930-DTL-Serie hieß bei RCA CD2300 Serie (wie überhaupt analoge Schaltungen dort mit CA... anfingen und digitale mit CD..). Das hätte ich wissen müssen, aber es ist ja auch schon ein Weilchen her, dass ich mich mit solchen Schaltungen beschäftigt habe. 8)
Auch die Multi-Emitter-Transistoren wurden damals schon verwendet, aber die kann man ohnehin leicht durch parallelschalten von gewöhnlichen npn-Transistoren nachahmen (alle B miteinander und alle C miteinander verbinden). Die so erreichten Daten sollten praktisch identisch mit denen eines "richtigen" Multi-Emitter-Transistors sein.


Hier https://archive.org/download/TNM_RCA_in ... 3_0177.pdf kannst du sehen, dass so ein Logik Gate wegen der von dir erwähnten Interface-Bedingungen doch ein bischen komplexer ist, als du es dir vielleicht vorstellst. Aber nachbauen könnte man das prinzipiell.
Jedenfalls sieht man dort und auch bei den Gates, wie die Anpassung der Eingangs- und Ausgangspegel funktioniert.
Rechts unten auf Seite 28 des Dokuments findest du z.B. das Innenleben des JK-Flipflops CD2203.

Für einen Nachbau würde ich aber SMD-Bauteile nehmen. Nicht nur, weil die kleiner und billiger sind als bedrahtete Transistoren, sondern vor allem, weil man dann nicht so viele Löcher in die Platine bohren muss.

Noch eines:
Nimm zum Ansteuern von LED usw. nicht einen aktiven Logikausgang, sondern eine Pufferstufe!
Wie du in dem erwähnten Schaltbild sehen kannst, steuert der Ausgang auch einen internen Eingang an, und wenn du an den Ausgang solche nicht-systemkonformen Lasten hängst, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass es zu Funktionsstörungen durch schlechte Logikpegel, zu langsame Impulsflanken oder von aussen eingeschleppte Störimpulse kommt.
Um solche Rückwirkungen zu vermeiden schaltet man einen Inverter oder ein anderes unbenutztes Gate als Pufferstufe zwischen den anzuzeigenden Logikpegel und die LED..
anders
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Re: Einfache Speicherschaltung

Neuer Beitragvon SAD am Mittwoch 27. Juni 2018, 21:39

Gruß SAD
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