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Informatik

Gatter zu Schaltungen verbinden

Mehrere Gatter lassen sich verbinden. Der Ausgang eines Gatters wird zum Eingang des nächsten.

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

Das lernst du heute

  • Ich kann einen logischen Ausdruck in Gatter zerlegen.
  • Ich kann die Wahrheitstabelle einer Schaltung mit mehreren Gattern berechnen.
  • Ich kann die Arbeitsweise einer Schaltung erklären.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Wahrheitstabellen aufstellen

Eine Schaltung entsteht, wenn man Gatter verbindet. Dabei wird der Ausgang eines Gatters zum Eingang eines anderen. Die Schaltung wird oft als Ausdruck geschrieben, zum Beispiel Q = (A UND B) ODER NICHT C. Die Klammer sagt, was zuerst berechnet wird.

Man zerlegt den Ausdruck in Teile. X ist A UND B. Y ist NICHT C. Am Ende gilt Q = X ODER Y. Drei Gatter reichen: ein UND, ein NICHT und ein ODER. Die Schaltung hat drei Eingänge A, B, C, also 8 Zeilen. Man berechnet zuerst X und Y in Hilfsspalten, dann Q.

Wahrheitstabelle der Schaltung
ABCX = A UND BY = NICHT CQ = X ODER Y
000011
001000
010011
011000
100011
101000
110111
111101

Die Schaltung zerlegen

  1. Teil 1: X = A UND B. Das Gatter hat die Eingänge A und B.
  2. Teil 2: Y = NICHT C. Das Gatter hat den Eingang C.
  3. Teil 3: Q = X ODER Y. Das Gatter nimmt die Ausgänge X und Y.
  4. Q ist 1, sobald X oder Y gleich 1 ist.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Ausdruck zerlegen.

Teilergebnisse berechnen.

Am Ende Q.

Ein Beispiel

Beispiel

Bei einer Staffel gibt jede Läuferin den Stab weiter. Bei einer Schaltung gibt jedes Gatter sein Ergebnis weiter.

Schritt für Schritt

Wir berechnen Q für A gleich 0, B gleich 1, C gleich 1.

  1. X = A UND B = 0 UND 1 = 0.
  2. Y = NICHT C = NICHT 1 = 0.
  3. Q = X ODER Y = 0 ODER 0 = 0.
  4. Die Ausgabe ist 0.

Mit einem Bild erklärt

GatterEingängeAusgang
UNDA, BX
NICHTCY
ODERX, YQ

Zur Grundlage zurück

Ausprobieren

Jetzt zusammen

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

Welchen Wert hat X = A UND B für A gleich 1 und B gleich 1?

Zeig mir den ersten Schritt

UND gibt 1 aus, wenn beide Eingänge 1 sind.

Lösung ansehen

Lösung: 1

Beide sind 1, also ist X gleich 1.

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Welchen Wert hat Q = (A UND B) ODER NICHT C für A gleich 1, B gleich 0, C gleich 0?

Zeig mir den ersten Schritt

Berechne X und Y. X = 1 UND 0, Y = NICHT 0.

Lösung ansehen

Lösung: 1

X ist 0, Y ist 1. Dann ist Q = 0 ODER 1 = 1.

Tipp: Beschreibe die Schaltung in Worten: Welches Gatter nimmt welche Eingänge? Welcher Ausgang geht wohin?

Merksatz: Der Ausgang eines Gatters kann der Eingang eines anderen sein. Zuerst die Klammer, dann das Ergebnis weitergeben.

Typischer Fehler: Viele vergessen die Klammern und rechnen von links nach rechts. Die Klammer legt die Reihenfolge fest.

Prüfen

Mini-Quiz

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

Frage 1 Wie viele Zeilen hat die Wahrheitstabelle der Schaltung mit drei Eingängen?

Zeig mir den ersten Schritt

Rechne 2 hoch 3.

Lösung ansehen

Lösung: 8

Es sind 8 Zeilen.

Frage 2 In wie vielen der 8 Zeilen ist Q gleich 1?

Zeig mir den ersten Schritt

Schau in die letzte Spalte der Tabelle.

Lösung ansehen

Lösung: 5

Q ist in 5 Zeilen gleich 1.

Frage 3 Wie viele Gatter hat die Schaltung Q = (A UND B) ODER NICHT C?
Lösung ansehen

Lösung: 3

Frage 4 Die Klammer legt fest, was zuerst berechnet wird.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt

Frage 5 Welches Gatter nimmt X und Y als Eingänge?
Lösung ansehen

Lösung: das ODER-Gatter

Geschafft

Gatter lassen sich zu Schaltungen verbinden. Man zerlegt den Ausdruck, berechnet Teilergebnisse und gibt sie weiter.

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.

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