DYS+ Campus ist kostenlos und ohne Werbung. Projekt mit einer Spende unterstützen

Informatik

Eine Schaltung prüfen und bewerten

Man bewertet eine Schaltung danach, ob sie die Aufgabe erfüllt und wie aufwendig, sicher und verständlich sie ist.

  • ca. 12 Minuten
  • Klasse 9
  • Niveau: Plus

Das lernst du heute

  • Ich kann prüfen, ob eine Schaltung die Anforderung erfüllt.
  • Ich kann zwei Schaltungen mit gleicher Wahrheitstabelle vergleichen.
  • Ich kann Kriterien nennen, nach denen man eine Schaltung bewertet.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Schaltungen digital simulieren

Eine Schaltung ist gut, wenn sie ihre Aufgabe erfüllt. Das nennt man Funktionalität. Man prüft sie, indem man die Wahrheitstabelle mit der Anforderung vergleicht. Stimmt jede Zeile, erfüllt die Schaltung die Aufgabe.

Haben zwei Schaltungen dieselbe Wahrheitstabelle, sind sie gleichwertig. Dann kann man sie nach weiteren Kriterien vergleichen: Wie viele Gatter braucht sie? Wie leicht versteht man sie? Wie sicher ist sie? Bei einer Alarmanlage zählt auch, ob Fehlalarme drohen. Beispiel Flurlicht mit zwei Schaltern: Die Lampe soll wechseln, wenn man einen der Schalter umlegt. Das gelingt zum Beispiel so: Die Lampe leuchtet, wenn die Schalter verschieden stehen. Dafür gibt es zwei Schaltungen.

Zwei Schaltungen, gleiche Ausgabe
ABSchaltung 1Schaltung 2
0000
0111
1011
1100

Zwei Schaltungen vergleichen

  1. Schaltung 1: (A UND NICHT B) ODER (NICHT A UND B). Gatter: 2 NICHT, 2 UND, 1 ODER, zusammen 5.
  2. Schaltung 2: (A ODER B) UND NICHT (A UND B). Gatter: 1 ODER, 2 UND, 1 NICHT, zusammen 4.
  3. Beide Tabellen sind gleich: 0, 1, 1, 0. Beide sind gleichwertig.
  4. Schaltung 2 braucht ein Gatter weniger. Sie ist sparsamer.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Erst: Stimmt die Tabelle?

Dann: Wie viele Gatter?

Dann: Ist sie sicher?

Ein Beispiel

Beispiel

Zwei Wege führen zum gleichen Ziel. Der kürzere spart Zeit, aber nur, wenn er auch ankommt.

Schritt für Schritt

Wir prüfen, ob die Schaltung 2 das Flurlicht richtig steuert.

  1. Anforderung: Lampe an, wenn die Schalter verschieden stehen.
  2. Zeilen 01 und 10 geben 1 aus.
  3. Zeilen 00 und 11 geben 0 aus.
  4. Die Tabelle passt. Die Schaltung erfüllt die Aufgabe.

Mit einem Bild erklärt

KriteriumFrage
FunktionalitätStimmt jede Zeile der Tabelle?
AufwandWie viele Gatter?
VerständlichkeitKann man sie leicht lesen?
SicherheitGibt es Fehlalarme oder Gefahren?

Zur Grundlage zurück

Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Was prüft man zuerst bei der Bewertung einer Schaltung?
Zeig mir den ersten Schritt

Was soll die Schaltung leisten?

Lösung ansehen

Lösung: ob die Wahrheitstabelle zur Anforderung passt

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Wie viele Gatter spart Schaltung 2 im Vergleich zu Schaltung 1?

Zeig mir den ersten Schritt

Zähle die Gatter in beiden Schaltungen.

Lösung ansehen

Lösung: 1

5 − 4 = 1 Gatter.

Tipp: Prüfe zuerst die Funktion mit der Tabelle. Vergleiche danach Aufwand und Verständlichkeit.

Merksatz: Bewerten: Funktion zuerst (stimmt jede Zeile?), dann Aufwand, Verständlichkeit und Sicherheit.

Typischer Fehler: Viele halten die kürzere Schaltung automatisch für besser. Sie muss zuerst dieselbe Wahrheitstabelle haben.

Prüfen

Mini-Quiz

5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 In wie vielen Zeilen ist die Ausgabe bei beiden Schaltungen 1?

Zeig mir den ersten Schritt

Zähle die Einsen in der Tabelle.

Lösung ansehen

Lösung: 2

Die Ausgabe ist in den Zeilen 01 und 10 gleich 1, also 2.

Frage 2 Zwei Schaltungen mit derselben Wahrheitstabelle sind gleichwertig.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt

Frage 3 Was ist bei einer Alarmanlage ein wichtiges Bewertungskriterium?
Lösung ansehen

Lösung: ob Fehlalarme vorkommen

Frage 4 Wie viele Gatter hat Schaltung 1 (A UND NICHT B) ODER (NICHT A UND B)?

Zeig mir den ersten Schritt

Zähle 2 NICHT, 2 UND und 1 ODER.

Lösung ansehen

Lösung: 5

2 + 2 + 1 = 5.

Frage 5 Wann darf man eine kürzere Schaltung statt der längeren wählen?
Lösung ansehen

Lösung: wenn beide dieselbe Wahrheitstabelle haben

Geschafft

Eine Schaltung bewertet man nach ihrer Funktion und nach weiteren Kriterien wie Aufwand, Verständlichkeit und Sicherheit.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

Übungsheft Logische Schaltungen

Kurz erklärt, 61 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.

PDF, 380 KB

Übungsheft herunterladen (PDF, 380 KB)

Das Heft ist für alle kostenlos – auch wenn gerade kein Geld dafür da ist. Wer es einrichten kann, unterstützt DYS+ Campus mit einem selbst gewählten Betrag. Freiwillig unterstützen