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7. Digitaltechnik
7.1.
Einführung in die Digitaltechnik
Im Gegensatz zur Analogtechnik kennt man bei der Digitaltechnik nur
zwei Ein- und Ausgangswerte; der Strom oder die Spannung kann nur 0
oder 1 sein. Zwischen diesen beiden Größen gibt es keine Abstufungen
wie bei der Analogtechnik. Dort kann z.B. das Ausgangssignal eines Ver-
stärkers eine Sinusform haben und damit unendlich viele Werte zwischen
0 und 1 annehmen (siehe Abb. 84). Die Digitaltechnik wird dagegen mit
Rechteckspannungen oder Strömen realisiert, nur gibt es bei dieser
Impulsform zwischen den Schaltzuständen 0 und 1 keine weiteren Zwi-
schenwerte. Als 0 bezeichnet man die kleinste und als 1 die höchste Ein-
bzw. Ausgangsspannung.
[Abb. 84] [Abb. 85]
Alle digitalen Rechenanlagen, die auch als Computer bezeichnet werden,
arbeiten nach diesem System. Das bedingt, daß sämtliche uns bekann-
ten Informationen in die Werte 0 und 1 umgesetzt werden müssen. So
wird z.B. das Dezimalzahlensystem, mit dem eine Rechenanlage arbei-
ten soll, in das Dualsystem umgewandelt. Aus der Tabelle in Abb. 85
kannst du die Dualzahlen für die Dezimalzahlen von 0 bis 12 entnehmen.
Nach der Umwandlung vom Dezimal- ins Dualsystem kann der Computer
alle Rechnungen durchführen, die sein Programm gestattet. Aber nicht
nur bei Computern findet die Digitaltechnik ihre Anwendung, sondern
auch in der Steuerungstechnik großer Maschinen und Fahrzeuge, bei
Satelliten, Flugzeugen und auf vielen anderen Gebieten. Die nachfolgen-
den Beispiele sollen dir einen kleinen Überblick der verschiedenen
Grundschaltungen geben.
7.2.
Der Transistor als Schalter
Da in der Digitaltechnik nur die Zustände 0 und 1 bekannt sind, wird der
Transistor nicht mehr als Verstärker, sondern nur noch als Schalter einge-
setzt. Abb. 86 zeigt eine Transistorschaltung mit einer Lampe für die Aus-
gangswerte 0 und 1. Du weißt, daß bei einem N-P-N-Transistor nur durch
einen positiven Basisstrom auch ein Kollektorstrom fließen kann. Die
Größe des Kollektorstroms hängt neben dem Verstärkungsfaktor unmit-
telbar von der Höhe des Basisstroms ab. Wird in den Kollektorkreis ein
Widerstand gelegt, dann steigt der Kollektorstrom von einem bestimmten
Basisstrom nicht mehr an, da am Widerstand schon die Gesamtspan-
nung liegt und den Strom bestimmt. Der Kollektorstrom wird also durch
den Widerstand begrenzt, und man spricht von einer Übersteuerung des
Transistors.
In dem Beispiel brennt die Lampe bei einem Basisvorwiderstand (R1) von
470 kΩ gar nicht, bei 220 kΩ glimmt sie schwach und erst bei 47 kΩ
brennt die Lampe hell. Wenn R1 weiter verkleinert wird, ist der Wider-
stand des Transistors so gering, daß der Strom nur noch durch die Lampe
und R3 bestimmt wird. Der Kollektorstrom steigt nicht mehr an. Bei einem
Basisstrom 1 ist auch der Kollektorstrom 1 geworden. In diesem Über-
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