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Nach dem erfolgreichen Abschluss des Moduls sind die Studierenden mit der Anwendung von Verfahren der diskreten Mathematik zur Beschreibung und Optimierung von Schaltungen vertraut. Sie kennen grundlegende mathematische Verfahren und Algorithmen, um digitale Schaltungen auf Gatterebene zu entwerfen, zu optimieren, zu simulieren und Testmuster dafür zu entwerfen. Dies gilt sowohl für kombinatorische als auch für sequentielle Schaltungen. Den Studierenden sind damit Verfahren bekannt, mit denen der Entwurf von Schaltungen industrieller Komplexität erfolgreich automatisiert werden kann. Den Studierenden ist auch die grundlegende Bedeutung der Automatisierung des Entwurfs für die Steigerung der Produktivität eines Ingenieurs und damit den wirtschaftlichen Erfolg bewusst. Im Detail können Studierende digitale Schaltungen mittels Boolescher Funktionen beschreiben und verschiedene Darstellungsformen Boolescher Funktionen (SOP-Formen, Kubengraph, Reduced Ordered Binary Decision Diagram) interpretieren, erstellen und ineinander überführen; Studierende können Logikoptimierung durch verschiedene Verfahren durchführen: Minimierung Boolescher Funktionen nach Quine/McCluskey, mittels Resolventen-Methode, heuristische Ansätze; Studierende sind vertraut mit Beschreibung und Zustandsminimierung von endlichen Automaten (Finite State Machines); Studierende kennen die Grundlagen der Simulation digitaler Schaltungen auf dem Computer.

Studierende können Logikoptimierung durch verschiedene Verfahren durchführen: Minimierung Boolescher Funktionen nach Quine/McCluskey, mittels Resolventen-Methode, heuristische Ansätze; Studierende sind vertraut mit Beschreibung und Zustandsminimierung von endlichen Automaten (Finite State Machines); Studierende kennen die Grundlagen der Simulation digitaler Schaltungen auf dem Computer. Inhalt Logiksynthese: Grundlagen der Logiksynthese; Binäre Boolesche Funktionen; Synthese von kombinatorischen Schaltungen mit zwei Ebenen; Heuristische Minimierung von kombinatorischen Schaltungen mit zwei Ebenen; Synthese von kombinatorischen Schaltungen mit mehr als zwei Ebenen; Ordered Binary Decision Diagrams; Synthese von sequentiellen Schaltungen mittels endlicher Automaten. Simulation digitaler Schaltungen: Grundlagen Digitalsimulation; Werterepräsentation; Simulation des Zeitverhaltens. Testverfahren: Fehlerdiagnose, Fehlerüberdeckungstabelle; Testbestimmung in kombinatorischen Schaltungen; Testbestimmung in sequentiellen Schaltungen.

Vorlesung "Digitale Schaltungen". Kenntnisse diskreter Mathematik sind hilfreich, werden aber nicht vorausgesetzt.

Als Lernmethode wird zusätzlich zu den individuellen Methoden des Studierenden eine vertiefende Wissensbildung durch mehrmaliges Aufgabenrechnen in Übungen angestrebt. Als Lehrmethode wird in der Vorlesungen Frontalunterricht, in den Übungen Arbeitsunterricht (Aufgaben rechnen) gehalten. Medienformen Primär erfolgt die Präsentation mittels Tafelanschrieb oder Tablet PC, sowie mittels PowerPoint-Folien (primär für Themeneinführungen). Die Vorlesungsinhalte werden den Studierenden auch als gedruckte und elektronische Unterlagen zur Verfügung gestellt. Teilweise erfolgt eine Unterstützung durch Online-Aufgaben.

Das Modul wird im Rahmen einer 60-minütigen Klausur geprüft, in der die in der Vorlesung und Übung erworbenen Lernergebnisse abgefragt bzw. angewendet werden. Es sind Hilfsmittel zugelassen, und zwar schriftliche Unterlagen und nichtprogrammierbare Taschenrechner. Durch das Beantworten von Fragen, Beschreibung von Verfahren für gegebene Problemstellungen und Rechnungen weisen die Studierenden nach, dass sie Entwurfsmethoden integrierter Schaltungen verstanden haben und sie in geeigneter Form anwenden können.

Zur Erarbeitung des Vorlesungsstoffs ist keine zusätzliche Literatur notwendig. Bei Interesse an einer alternativen Perspektive bzw. Vertiefung des Materials wird folgende Literatur empfohlen: * G. De Micheli: Synthesis and Optimization of Digital Circuits, McGraw-Hill, 1994 * M. L. Bushnell, V. D. Agrawal: Essentials of Electronic Testing for Digital, Memory, and Mixed Signal VLSI Circuits, Kluwer Academic Publishers, 2000