Facharbeit über Digitalelektronik

[timurleng]

Hallo,

ich wollte eine Facharbeit in Physik (Leistungskurs 12) schreiben, die bisherigen Themen bei Facharbeiten in Physik beschäftigten sich immer mit den selben Themen und das hat mich gestört. Schliesslich kam ich jetzt zum Gedanken über Halbleiterschaltungen, Digitalelektronik zu schreiben. Die ganze Facharbeit soll 8-12 A4 Seiten gross sein.
Nun ja, das ist jetzt ein Riesenthema, und ich weiss auch in was für ein Thema ich mich eingelassen habe, doch trotzdem würde ich gern das durchziehen. Ich hatte den Andrang dieses Thema zu wählen da mich die Chiptechnologie extrem fasziniert hatte, und somit wollte ich z.b etwas die Technik von Transistoren bis zu Computerbaugruppen, digitalen Grundschaltungen und schliesslich zu Mikroprozessoren kommen.


Naja, meine Frage erübrigt sich halt jetzt: Könnt ihr mir ein paar Leitthemen geben, oder Sites, oder einige Kommentare die bei der Verwirklichung meiner Arbeit zunutze sein könnten?

Jedenfalls wäre ich über jeden Post dankbar,freu mich schon mal auf eure Posts :)



mfg

[patermatrix]

http://www.elektronik-kompendium.de/

[Trap]

Ich hätte noch interessante Unterthemen:
-Programmierbare Logikbausteine (FPGA)
-Logikbeschreibungssprachen (VHDL und Verilog)

Ohne das 2. fehlt was wichtiges zum Verständnis wie heute Chips entwickelt werden.

[Stone2001]

Nettes Thema! Wenn du das alles in 12 Seiten reinquetschen willst, wird deine Arbeit nicht sehr detailiert.
Anfangen kannst du ja mit dem Feldeffekttranssistor (Aufbau, Funktionsweise, Herstellung), danach würde ich ein Kapitel über die Technologien einfügen (also nMOS, pMOS, CMOS, eventuell noch Bipolare Technologieen ECL, TTL). Damit wäre die Transistorebene angehakt.
Weiter machen kannst du dann mit der Logikebene, also erstmal ein kleiner Einschub über die bool'sche Logik. Daran anschliessend die technische Realisierung dieser Logikgatter (AND, OR, NOR, NAND, Inverter, XOR, Transfergatter, Flip-Flops, ...) Man könnte dann hier schon etwas zum Layout schreiben, was aber zuviel sein würde, deswegen würde ich damit die Logikebene abschliesen.
Als nächstes kommt die Register-Transferebene (RT-Level). Hier kannst du die technische Realisierung von Registern, ALUs, oder auch SRAM bzw. DRAM etc. besprechen.
Danach kannst auf der Archtekturebene den generellen Aufbau eines Mikroprozessors (z.b. die von Neumann-Architektur) besprechen.
Zum Abschluß würde ich noch ein kleines Fallbeispiel dranbringen, damit man mal den Zusammenhang zwischen den einzelnen Ebenen sieht (z.b. 'Pentium 4 zerlegt').

Wenn du noch mehr Punkte brauchst ... .

Ich hätte noch interessante Unterthemen:
-Programmierbare Logikbausteine (FPGA)
-Logikbeschreibungssprachen (VHDL und Verilog)

Ohne das 2. fehlt was wichtiges zum Verständnis wie heute Chips entwickelt werden.
FPGAs sind eine recht feine Sache, aber ihr Aufbau ist nicht gerade einfach und würde auch sicherlich den Rahmen der Arbeit sprengen. ;)
VHDL und Verilog sind Hardwarebeschreibungssprachen, sie nur als Logikbeschreibungssprachen zu bezeichnen, wird ihrer Mächtigkeit nicht gerecht! ;)

[avalanche]

Das klingt nach zu viel. Für wen ist die Facharbeit? Sollst du die einfach nur bei deinem Lehrer abgeben und der knallt dir da dann 'ne Bewertung druff oder sollst du das dann deinem Kurs präsentieren? Für einen Physik-LK wäre das definitiv zu viel. So viel kannst du ganz sicher nicht in einer Arbeit annähernd angemessen vermitteln.

Für einen Physik-LK bietet sich die "Halbleiter-Ebene" an. Das bekommst du dann halbwegs detailliert in 12 Seiten rein und kannst es auch deinem Kurs vermitteln. Bis du eine Diode (imho *DAS* Halbleiterbauteil, an nix anderem kann man schöner erklären) und anschließend einen Transistor erklärt haben wirst, wird schon sehr viel Arbeit nötig gewesen sein.

Abgesehen davon passt dann die Digitaltechnik (/Logik) auch nicht unbedingt in einen Phyisk-LK rein. Natürlich könntest du auch mal kurz DRAMs ansprechen, vor allem, weil du da dank der Kondensatoren wieder bei der Physik bist (Felder, vor allem elektrische und magnetische, sollten Themen eines 12er Physik-LKs sein), aber mit dem ganzen Logik-Kram könntest du daneben liegen. Ich weiß nicht, in wie weit du das mit deinem Lehrer abgesprochen hast, aber es wäre sicherlich nur suboptimal, wenn du dich da jetzt tierisch reinkniest und der dir dann drunterschreibt "am Thema 'Halbleiter' vorbei".

Das nächste Problem ist, dass bei 'ner Arbeit, die präsentiert wird, meistens ziemlich viele Fragen gestellt werden. Du musst das also auch alles selber verstanden haben - vor allem, wenn du an die Sache nicht nur ganz oberflächlich rangehen willst. Ist die Frage, wieviel Zeit du hast. In drei Wochen wirst du dir das kaum alles reinhauen können (gesetzt den Fall, dass du dich damit noch nicht zu intensiv mit auseinandergesetzt hast - wenn du das doch schon gemacht haben solltest, dann stellt sich das Problem natürlich nicht).

So, ich glaub, dass ich erstmal nicht mehr hab. Wie gesagt, überleg dir da nochmal, ob du dich, deine Arbeit und die, die sich dann dein Produkt ansehen und verstehen sollen, da nicht ein bisschen überlädst und ob das auch alles zu schaffen ist.

Solltest du dir das alles schon selber überlegt haben und dich dazu entschlossen haben, dass dennoch machen zu wollen, dann bekommst du natürlich soviel Unterstützung wie möglich; 'n nettes Thema ist es nämlich wirklich... ;)

[timurleng]

Erstmal danke an die Posts und danke an patermatrix für das Link:)


Nettes Thema! Wenn du das alles in 12 Seiten reinquetschen willst, wird deine Arbeit nicht sehr detailiert.
Anfangen kannst du ja mit dem Feldeffekttranssistor (Aufbau, Funktionsweise, Herstellung), danach würde ich ein Kapitel über die Technologien einfügen (also nMOS, pMOS, CMOS, eventuell noch Bipolare Technologieen ECL, TTL). Damit wäre die Transistorebene angehakt.
Weiter machen kannst du dann mit der Logikebene, also erstmal ein kleiner Einschub über die bool'sche Logik. Daran anschliessend die technische Realisierung dieser Logikgatter (AND, OR, NOR, NAND, Inverter, XOR, Transfergatter, Flip-Flops, ...) Man könnte dann hier schon etwas zum Layout schreiben, was aber zuviel sein würde, deswegen würde ich damit die Logikebene abschliesen.
Als nächstes kommt die Register-Transferebene (RT-Level). Hier kannst du die technische Realisierung von Registern, ALUs, oder auch SRAM bzw. DRAM etc. besprechen.
Danach kannst auf der Archtekturebene den generellen Aufbau eines Mikroprozessors (z.b. die von Neumann-Architektur) besprechen.
Zum Abschluß würde ich noch ein kleines Fallbeispiel dranbringen, damit man mal den Zusammenhang zwischen den einzelnen Ebenen sieht (z.b. 'Pentium 4 zerlegt').

Ok, das ist schon mal eine interessante Folge an Themen die ich bearbeiten könnte, doch da ich das Thema erst neulichst bekommen habe, kann ich nicht viel zu den Themen sagen.


Das klingt nach zu viel. Für wen ist die Facharbeit? Sollst du die einfach nur bei deinem Lehrer abgeben und der knallt dir da dann 'ne Bewertung druff oder sollst du das dann deinem Kurs präsentieren? Für einen Physik-LK wäre das definitiv zu viel. So viel kannst du ganz sicher nicht in einer Arbeit annähernd angemessen vermitteln.

Die Facharbeit gilt für mich wie für eine Physik Klausur. Ich habe für die Verfertigung circa 4 Monate Zeit.
Die Facharbeit soll dann schliesslich dem Lehrer vorgestellt werde. Ein Wort zu dem Lehrer:
Er ist ein bisschen älterer Mann der eigentlich keine Perspektiven für neue Themen in der Physik, doch glaube ich, dass ihm das Thema interessieren würde, weil er sich mit diesem Teil total nicht auskennt. Er hat mir das auch gesagt dass ich die Arbeit so schreiben soll, so dass ein Laie (mehr oder weniger) sie verstehen kann. Klar kann ich deshalb nicht viele Sachen vorraussetzen bei ihm und muss deshalb ausführlich und vom Anfang aus alles berichten.



Für einen Physik-LK bietet sich die "Halbleiter-Ebene" an. Das bekommst du dann halbwegs detailliert in 12 Seiten rein und kannst es auch deinem Kurs vermitteln. Bis du eine Diode (imho *DAS* Halbleiterbauteil, an nix anderem kann man schöner erklären) und anschließend einen Transistor erklärt haben wirst, wird schon sehr viel Arbeit nötig gewesen sein.
Interessant zu hören. Also soll sich deiner Meinung nach die Arbeit sich auf Transistoren und Dioden spezialisieren?



Abgesehen davon passt dann die Digitaltechnik (/Logik) auch nicht unbedingt in einen Phyisk-LK rein. Natürlich könntest du auch mal kurz DRAMs ansprechen, vor allem, weil du da dank der Kondensatoren wieder bei der Physik bist (Felder, vor allem elektrische und magnetische, sollten Themen eines 12er Physik-LKs sein), aber mit dem ganzen Logik-Kram könntest du daneben liegen. Ich weiß nicht, in wie weit du das mit deinem Lehrer abgesprochen hast, aber es wäre sicherlich nur suboptimal, wenn du dich da jetzt tierisch reinkniest und der dir dann drunterschreibt "am Thema 'Halbleiter' vorbei".Ich habe ein sehr neues aktuelles Physik Buch, in dem Physik Buch (Metzler) sind sogar Funktionsweise eines Pentium 4 Prozessors halbwegs erklärt. Sachen wie Logikschaltungen und so werden auch im Buch behandelt. Obs in ein Physik LK passt ist eine andere Frage, ich bin mir sicher dass ich nie in der Schule auf dieses Thema zurückkommen werde. Doch lieber eine "exotische" Arbeit, als die 1000. Facharbeit über Relativitätstheorie dachte ich mir...



Das nächste Problem ist, dass bei 'ner Arbeit, die präsentiert wird, meistens ziemlich viele Fragen gestellt werden. Du musst das also auch alles selber verstanden haben - vor allem, wenn du an die Sache nicht nur ganz oberflächlich rangehen willst. Ist die Frage, wieviel Zeit du hast. In drei Wochen wirst du dir das kaum alles reinhauen können (gesetzt den Fall, dass du dich damit noch nicht zu intensiv mit auseinandergesetzt hast - wenn du das doch schon gemacht haben solltest, dann stellt sich das Problem natürlich nicht).

Mit den Fragen sollte ich kein Problem haben, es sollten bei der Präsentation keine Fragen aufkommen über ich dich nicht viel weiss, aus dem Grund weil der Lehrer selber fast nichts in diesem Gebiet kann. Eher diese Sachen gut zu erklären und rüberzubringen wird das Problem sein, mein Lehrer lässt sich relativ leicht faszinieren, doch er ist auch ein Dickkopf.
Zeitlich, wie gesagt, 4 Monate, sollten ausreichen.

[pancho]

Weiter machen kannst du dann mit der Logikebene, also erstmal ein kleiner Einschub über die bool'sche Logik. Daran anschliessend die technische Realisierung dieser Logikgatter (AND, OR, NOR, NAND, Inverter, XOR, Transfergatter, Flip-Flops, ...)



also allein dafür haben wir ein semester digitaltechnik mit 2 vorlesungen/woche (=4 schulstunden/woche) gebraucht. das skript dazu ist, sagen wir mal, "umfangreich", wenn du verstehst, was ich meine.

ich würde mich auch eher auf die physik, also diode transistor usw. konzentrieren und die damit realisierbare logik höchstens hauchzart anschneiden.

[Stone2001]

also allein dafür haben wir ein semester digitaltechnik mit 2 vorlesungen/woche (=4 schulstunden/woche) gebraucht. das skript dazu ist, sagen wir mal, "umfangreich", wenn du verstehst, was ich meine.

ich würde mich auch eher auf die physik, also diode transistor usw. konzentrieren und die damit realisierbare logik höchstens hauchzart anschneiden.
Ich weiß, das man zu jedem Kapitel eine mehrstündige Vorlesung halten kann. ;) Ich spreche da aus Erfahrung.
Es war ja nur als Anhaltspunkt gedacht!