Digitaltechnik

Bei herkömmlichen elektrischen oder elektronischen Schaltungen verändern sich Stromstärke und Spannung stetig. Man spricht von Analogschaltungen. Im Unterschied dazu arbeiten Digitalschaltungen nur mit den zwei Zuständen leitend und nichtleitend. Digitalschaltungen stellen die Grundlage aller modernen Kommunikations- und Informationssysteme dar. Statt von Digitalschaltungen spricht man auch von logischen Grundschaltungen, Grundschaltungen der Digitaltechnik oder Gattern.

Die zwei Zustände digitaler Bauteile oder Schaltungen bezeichnet man in Anlehnung an die englische Sprache mit H oder 1 für (High, Spannung liegt an) und L oder 0 (Low, Spannung ist sehr klein oder null). Die zulässigen Spannungswerte sind weitgehend genormt. Sie betragen:

• für den Zustand L: 0 V bis 0,4 V,
• für den Zustand H: 2,4 V bis 5 V.

Als Grundschaltungen der Digitaltechnik sind vor allem die logischen Schaltungen zur Informationsverarbeitung und so genannten Flip-Flop-Schaltungen in Speicherschaltkreisen von Bedeutung. Als wichtigstes Bauelement dieser meist in integrierter Form vorliegenden Schaltungen dienen Transistoren.

Die wichtigsten logischen Grundschaltungen sind die UND-Schaltung, die ODER-Schaltung, die NAND-Schaltung und die NOR-Schaltung. In Bild 1 sind diese und weitere Grundschaltungen in der Übersicht dargestellt. Diese Schaltungen schalten die eingezeichnete Glühlampe nur dann an oder aus, wenn die Schalterstellungen so gewählt wurden, dass sie bestimmten logischen Grundaussagen entsprechen.

Die UND-Schaltung entspricht folgendem Sachverhalt: Wenn von zwei Bedingungen beide Bedingungen (gleichzeitig) erfüllt sind, und nur dann, wenn beide Bedingungen erfüllt sind, wird eine Wirkung ausgelöst - im vorliegenden Beispiel das Anschalten der Lampe.

Die ODER-Schaltung löst aus, wenn lediglich eine der beiden Bedingungen erfüllt ist bzw. wenn beide erfüllt sind.

Die NAND-Schaltung könnte man umgangssprachlich als das Gegenteil der UND-Schaltung auffassen. Sie riegelt den Stromfluss nur dann ab, wenn beide Bedingungen erfüllt werden (beide Schalter betätigt werden).

Die NOR-Schaltung ist eine entgegengesetzt arbeitende ODER-Schaltung. Wenigstens ein betätigter Schalter unterbricht die Stromzufuhr zur Lampe.

In integrierten Schaltkreisen sind sehr viele derartiger Schaltungen hintereinander angeordnet, wodurch eine komplexe Verarbeitung von Eingangssignalen ermöglicht wird. Als Schalter werden dabei Transistoren genutzt.