B05 · Name: ____________________ · Datum: __________
✓ Kurzcheckallein
Zwei vereinfachte Skizzen aus Block 04: zwei Transistoren mit einer Lampe.
Legende: A/B = 1: Der jeweilige Transistor lässt im Modell Strom durch. L = 1: Lampe leuchtet.
Das hältst du fest: geprüfte Zuordnung, Begründung, Selbsteinstufung
B05 · Name: ____________________ · Datum: __________
✓ FörderungalleinWiederholungscheck
Denke an Wasserrohre mit zwei Hähnen. Hintereinander: Wasser fließt nur, wenn beide Hähne offen sind – das ist UND. Nebeneinander: Ein offener Hahn genügt – das ist ODER (auch beide offen).
Übertrage: Ein leitender Transistor ist ein offener Hahn.
Schreibe zu beiden Skizzen den Term und die vollständige Tabelle ins Heft. Welche Skizze ergibt bei 11 den Wert 1, welche bei 10?
Legende: P/Q = 1: Transistor leitet. L = 1: Lampe leuchtet. P und Q liegen parallel.
Fülle die Lampenspalte. Bleibt der Check falsch, zeige ihn der Lehrkraft für eine gezielte Hilfe.
B05 · Name: ____________________ · Datum: __________
◉ Einstiegallein
Am Ende von Block 04 stand die Frage: Diese Transistorschaltungen braucht man ständig. Wie kann man sie verpacken und einfacher darstellen? In einem echten Chip sind die Transistoren winzig und von außen unsichtbar. Trotzdem wissen Fachleute genau, was der Baustein tut.
Leitfrage: Wie kann man eine Schaltung beschreiben, ohne ihr Inneres zu zeigen?
Dein Ziel heuteIch kann die Symbole für NICHT, UND und ODER lesen, NAND, NOR und XOR zuordnen und ein Gatter in LogikSim aufbauen und vollständig testen.
Das hältst du fest: eine Vermutung: Woran erkennt man, was ein Baustein tut?
B05 · Name: ____________________ · Datum: __________
✎ Auftrag 1zu zweit
Gatter werden als Rechtecke gezeichnet. Das Zeichen im Kasten verrät die Regel: & heißt „alle Eingänge 1“, ≥1 heißt „mindestens ein Eingang 1“, 1 mit Kreis am Ausgang heißt „umkehren“.
Legende: A, B = Eingänge (1 = hoher Spannungsbereich). Y = Ausgang. Ein Kreis am Ausgang kehrt das Ergebnis um.
Das hältst du fest: drei vollständige Tabellen
Werkzeug: Symbolkarten und Tabellen mit Prüfung
Beginne mit dem NICHT-Gatter: Es hat nur zwei Zeilen. Übertrage danach deine Tabellen für UND und ODER aus Block 03.
Die Tabellen sind dieselben wie bei UND, ODER und NICHT aus Block 03 – nur das Bild ist neu.
& = alle Eingänge 1 · ≥1 = mindestens einer · Kreis = umkehren
NICHT: 0→1, 1→0. UND: nur 11 → 1. ODER: 01, 10, 11 → 1.
B05 · Name: ____________________ · Datum: __________
▣ WissenHeft
Ein Baustein, der Eingangssignale nach einer festen Regel zu einem Ausgangssignal verknüpft.
Wir beschreiben nur das Verhalten: Welche Eingänge ergeben welchen Ausgang? Das Innere bleibt verborgen.
Y = 1 nur, wenn alle Eingänge 1 sind.
Y = 1, wenn mindestens ein Eingang 1 ist.
Ein Eingang; der Ausgang ist das Gegenteil.
UND bzw. ODER mit Kreis am Ausgang: Das Ergebnis wird umgekehrt.
Y = 1, wenn genau ein Eingang 1 ist. Wir verwenden XOR nur mit zwei Eingängen.
In Block 04 hast du gesehen, dass Transistoren Signale verknüpfen können. Wie ein echter Logikbaustein innen aufgebaut ist, lassen wir offen. Wir beschreiben ihn als Black Box: Man sieht nur Eingänge und Ausgang und kennt die Regel, nach der beide zusammenhängen.
Für diese Regeln gibt es genormte Schaltzeichen. In LogikSim und in dieser Reihe verwenden wir rechteckige Symbole. Das Zeichen im Kasten nennt die Regel: & für UND, ≥1 für ODER, =1 für XOR und 1 für NICHT. Ein kleiner Kreis am Ausgang kehrt das Ergebnis um. So entstehen NAND (nicht UND) und NOR (nicht ODER).
Welche Regel ein Gatter hat, zeigt die vollständige Tabelle. Bei zwei Eingängen gibt es vier Kombinationen. Erst wenn alle vier getestet sind, ist das Verhalten eines Bausteins belegt.
Achtung bei LogikSim: Hat das XOR-Gatter mehr als zwei Eingänge, bedeutet es dort „genau ein Eingang ist 1“. Wir benutzen XOR deshalb nur mit zwei Eingängen.
Merksatz: Ein Gattersymbol beschreibt das Verhalten, nicht den inneren Aufbau. Belegt ist das Verhalten erst durch alle Tabellenzeilen.
Ein Rauchmelder gibt Alarm, wenn Sensor S1 oder Sensor S2 Rauch meldet. Als Black Box: zwei Eingänge, ein Ausgang, Symbol ≥1. Wie die Elektronik innen aussieht, ist für die Beschreibung egal.
Das hältst du fest: ein Gatterlexikon im Heft: Name, Symbol, Satz, Tabelle.
B05 · Name: ____________________ · Datum: __________
✎ Auftrag 2zu zweitLogikSim
Ihr baut ein UND-Gatter mit zwei Schaltern und einer LED und testet alle Fälle. Die Nummern im Bild zeigen die Knöpfe.
Legende: Schalter A, B: 1 = eingeschaltet. LED Y: 1 = leuchtet.
Das hältst du fest: Datei B05_…_UND_v1.sim und ein vollständiges Testprotokoll (4 von 4 Fällen)
Werkzeug: LogikSim 0.6.4 und Testprotokoll
Baut zuerst nur einen Schalter und eine LED und verbindet sie direkt. Wenn die LED beim Schalten reagiert, setzt ihr das UND-Gatter dazwischen.
Leuchtet nichts? Prüft, ob die Simulation läuft und ob jede Leitung wirklich an einem Anschluss endet.
Erwartung vor dem Test · Beobachtung · stimmt überein · Leitung fehlt · Simulation läuft
1. Bauteile setzen. 2. Leitungen Ausgang → Eingang. 3. Beschriften. 4. Simulation an. 5. 00, 01, 10, 11 nacheinander einstellen. 6. Speichern.
B05 · Name: ____________________ · Datum: __________
✎ Auftrag 3zu zweitLogikSim
Jetzt ohne Schritt-für-Schritt-Anleitung. Das NICHT-Gatter hat nur einen Eingang.
Legende: Schalter A: 1 = eingeschaltet. LED Y: 1 = leuchtet.
Das hältst du fest: Datei …_NICHT_v1.sim, Protokoll 2 von 2 Fällen; wahlweise ODER-Protokoll
Werkzeug: LogikSim 0.6.4 und Testprotokolle
Kopiert euren UND-Aufbau, löscht das UND-Gatter (9) und einen Schalter und setzt das NICHT-Gatter an seine Stelle.
Beim NICHT leuchtet die LED, wenn der Schalter aus ist. Das ist kein Fehler.
umkehren · Gegenteil · bei A = 0 leuchtet Y
1. Schalter, NICHT-Gatter, LED setzen. 2. Leitungen. 3. Simulation. 4. A = 0 und A = 1 testen. 5. Speichern.
B05 · Name: ____________________ · Datum: __________
✎ Auftrag 4allein
Drei weitere Gatter. Du baust sie nicht, sondern ordnest ihnen die passende Regel zu.
Legende: Kreis am Ausgang = Ergebnis umkehren. =1 = genau ein Eingang ist 1.
Das hältst du fest: drei geprüfte Zuordnungen und ein vollständiges Gatterlexikon
Werkzeug: Symbolkarten und Zuordnung mit Prüfung
Schreibe zuerst die Tabellen von UND und ODER auf. Kehre dann jede Ausgangsziffer um – so erhältst du NAND und NOR.
NAND = UND mit umgekehrtem Ergebnis; NOR = ODER mit umgekehrtem Ergebnis.
umgekehrt · nur bei 11 · nur bei 00 · genau einer
UND 0001 → NAND 1110. ODER 0111 → NOR 1000. XOR: 01 und 10 → 1, also 0110.
B05 · Name: ____________________ · Datum: __________
▮ Rückblickallein
Jemand sagt: „Ich habe bei meinem UND-Gatter A = 1 und B = 1 eingestellt, die LED hat geleuchtet. Also stimmt mein Gatter.“
Das hältst du fest: Urteil, Gegenbeispiel, Testregel
Brücke: Wie übersetzen wir eine Regel aus dem Alltag in ein Gatternetz?
B05 · Name: ____________________ · Datum: __________
▰ Sichern
Sichere deine Antworten. Die PDF ist zum Lesen; die JSON-Datei öffnet deinen bearbeitbaren Stand wieder.
Dateinamen: B05_Nachname_Vorname_Folienheft.pdf und B05_Nachname_Vorname_Arbeitsstand.json
B05 · Name: ____________________ · Datum: __________
◇ KnobelnzusätzlichLogikSim
Legende: A, B = Eingänge; Y = Ausgang.
Das hältst du fest: zwei getestete Aufbauten, Erklärung, geprüfter Term