Praktikum Digitaltechnik (PPSI)



Neu ab Herbstsemester 2012

Ab dem HS12 ist das Digiprakt ür alle Studierenden im 1.Semester obligatorisch. Zudem wird Form und Inhalt erneuert. Hier kommen Sie auf die aktuelle Seite.



Alte Version des Praktikums

Weitere Seiten:   Hinweise   Geräte   Board   MAX+plusII   Melodien   Alphonse   ZiHome  

Quick Finder

Die Anleitungen zu allen Versuchen (1-6) müssen über den SPOD-shop (Student-Print-On-Demand) bezogen werden. Hier der Link zur direkten Bestellung: SPOD Anleitungen Versuch 1-6 . Sie können diese jedoch auch einzeln (pro Versuch) herunterladen .

Das Digiprakt findet am Mittwoch von 13:15 bis 16:00, am Dienstag von 15:15 bis 18:00 im Raum ETZ C99 statt. Dieser wird spätestens 1/2 Stunde vor Beginn geöffnet und 1 Hilfsassistent ist dann auch schon anwesend. An beiden Nachmittagen ist zudem bei Bedarf eine Verlängerung um maximal 1 Stunde möglich. ACHTUNG: Auf vielseitigen Wunsch wird das Praktikum am Dienstag bereits um 13:45 geöffnet mit Betreuung ab 14:15 ... aber natürlich muss niemand schon so früh kommen.

SERVICE: Wenn Sie noch nicht angemeldet sind oder die Klasse wechseln so werden Sie automatisch an- bzw. umgemeldet wenn Ihr Name leserlich auf einem abgegebenen Lösungsblatt steht. So einfach geht das!

ALPHONSE droht soeben wieder mit einem seiner zahlreichen Hungerstreiks (was ihm nur gut täte, wenn er diese nicht immer "aus Erbarmen mit der Familie" nach spätestens 3 Stunden wieder abbrechen würde), wenn ich hier nicht extra nocheinmal einen Link auf seine Seiten setze! So sei es denn zur Wahrung des Hausfriedens getan: Alphonse .


Aktuell

Herbstsemester 2011

 Klasse     Wochentag       V1         V2         V3         V4         V5         V6    
  A   Mittwoch   5.10.     19.10.     2.11.     16.11.     30.11.     14.12  
  B   Dienstag 11.10. 25.10. 8.11. 22.11. 6.12. 20.12.
  C   Mittwoch 12.10. 26.10. 9.11. 23.11. 7.12. 21.12.
  D   Dienstag     18.10.   1.11. 15.11. 29.11. 13.12. -- *
* D verteilt sich für V6 auf A, B, C.

Melodien

Eine kleine Auswahl von Melodien aus den Praktika der vergangenen Jahre:  

Inhalt des Praktikums

Das Praktikum Digitaltechnik umfasst 6 alle 2 Wochen wechselnde Versuche. Der erste Versuch gilt zugleich als Einführung in die Bedienung und Anwendung einiger standard Laborgeräte (KO, DVM, Funktionsgenerator, Netzgerät) für Teilnehmende ohne Vorkenntnisse. Die 6 Versuche laufen parallel zur Vorlesung Digitaltechnik und erlauben den Stoff fortlaufend zu vertiefen und praktisch anzuwenden.

Die erfolgreiche Teilnahme am Praktikum gibt 3 PPS-Punkte.

Der erste Versuch behandelt die elementaren Charakteristiken der CMOS-Logik (Transfercharakteristik, Querstrom, Verlustleistung und Geschwindigkeit) und die etwas Spürsinn erfordernde Identifikation von ICs mit fehlender Bezeichnung; gleichzeitig werden Studierende ohne Vorkenntnisse die wichtigsten Laborgeräte kennen lernen. Die restlichen 5 Versuche werden mit einem sehr modernen, komplexen, programmierbaren Logik IC (CPLD, Altera EPM3064) auf einem Experimentierboard angekoppelt an einen PC mit der zugehörigen Entwicklungssoftware (MAX+plusII) durchgeführt. Über Siebensegment-Decoder, Addierer, Latches, FlipFlops und Automat führt der Weg zu einem kleinen Synthesizer auf dem Tonleitern und Zufalls-Sequenzen aber auch einfache Melodien erzeugt werden können.

Das verwendete PLD-Board (am Institut entwickelt) kann für weitere eigene Arbeiten erworben werden. Die gesamte MAX+plusII Software stellt Altera kostenlos zur Verfügung.

Organisation

Das Praktikum umfasst 6 Versuche. Um die 3 zugehörigen PPS Punkte zu erhalten, müssen 5 mit im Durchschnitt genügender Note (mindestens 4) gemacht werden. Bonuspunkte und der 6. fakultative Versuch helfen Ihnen dies spielend zu erreichen. Die Versuche 1 und 2 sind obligatorisch.

Jeder Versuch findet während 2 Wochen an total 4 Nachmittagen statt (Ausnahme Versuch 6 siehe Stundenplan). Die Studierenden schreiben sich für einen der 4 Nachmittage ein und organisieren sich im Praktikum frei in 3-er Gruppen. Solange Platz vorhanden ist, sind auch 2-er oder 1-er Gruppen möglich. Pro Nachmittag können 20 Gruppen teilnehmen.

Im Gegensatz zur Landwirtschaft gibt es aus Erfahrung im Digitalpraktikium (fast) ausschliesslich männliche Hühner. Das sind Studenten die trotz vielfacher Hinweise und Aufforderungen am Schluss des Versuchsnachmittages vergessen ihre Lösungsblätter abzugeben und diese stattdessen getrost nach Hause tragen. Das ist für alle ärgerlich, die Studierenden riskieren zudem, dass der Versuch für die Bewertung nicht gezählt wird.

Einschreibung

Die Links zur den Einschreibelisten finden Sie unter PPS. Die vier Klassen A, B, C und D entsprechen je einem der vier pro Versuch zur Verfügung stehenden Nachmittage (Mi, Di, Mi, Di). Klassenwechsel sind während des Praktikums möglich.
Schreiben Sie sich bitte nur für einen Nachmittag ein. Mehrfachgänger werden automatisch gelöscht, überzählige automatisch umgeteilt.

Am ersten Mittwoch einer 14-tägigen Versuchsperiode kann bereits Stoff der Vorlesung vom Morgen zur Anwendung kommen. Es bleibt somit wenig Zeit für die Vorbereitung. Die Klasse A wird deshalb den Studierende mit Vorkenntnissen empfohlen.

An jedem der 4 Nachmittage stehen 20 Arbeitsplätze zur Verfügung. Es müssen deshalb vorwiegend 3-er Gruppen gebildet werden. Solange Platz vorhanden ist, sind auch 2-er oder 1-er Gruppen möglich. Ein Gruppenwechsel ist zwischen den Versuchen jederzeit möglich.

Versuche

  1. CMOS Logik, Inverter Charakteristiken, Analyse unbekannter ICs, Kennenlernen der Laborgeräte (sehr wichtig für alle Studierenden ohne Vorkenntnisse).
  2. Kombinatorische Logik, Hex zu 7-Segment Decoder.
  3. Addierer, die elementare (kombinatorische) Rechenschaltung.
  4. Sequentielle Logik, Latches, FlipFlops und einfacher Automat.
  5. Automat, Tonsequenz Player.
  6. Automat, Melodie Player. Beispiel Melodie "Monophon" anhöhren

Die Versuche 2-6 werden ausschliesslich mit einem CPLD (Programmierbarer Logik IC Altera EPM3064) mit Schaltungsentwicklung auf PC (mit Altera MAX+plusII Software) ausgeführt. Das im Praktikum benützte SB2 PLD Board (am Institut entwickelt) kann von den Studierenden erworben werden, die gesamte sehr leistungsfähige Software ist von Altera frei verfügbar.

"Alphonse3" Melodieeditor

Für den Versuch 6 hat euer Komilitone Stefan Lütolf einen super Melodie-Editor in Java für uns programmiert! - Ein Grund mehr, den Versuch 6 nicht zu verpassen! Die Beschreibung ist zum Download bereit.

Termine

Das Praktikum findet ab HS10 im Raum ETZ C99 statt, am Mittwoch von 13:15 Uhr bis 16:00 Uhr und je nach Umfrageergebnis entweder am Dienstag von 15 bis 18 Uhr oder am Freitag von 13 bis 16 Uhr. Bei Bedarf, bieten wir Ihnen je eine Verlängerung um maxiaml 1 Stunde an (also bis 17 bzw. 19 Uhr). Pausen werden individuell gemacht.

Nicht vergessen die Lösungsblätter am Ende jedes Versuches abzugeben!

Den Stundenplan für das Herbstsemester 2011 zeigt die folgende Tabelle:

 Klasse     Wochentag       V1         V2         V3         V4         V5         V6    
  A   Mittwoch   5.10.     19.10.     2.11.     16.11.     30.11.     14.12  
  B   Dienstag 11.10. 25.10. 8.11. 22.11. 6.12. 20.12.
  C   Mittwoch 12.10. 26.10. 9.11. 23.11. 7.12. 21.12.
  D   Dienstag     18.10.   1.11. 15.11. 29.11. 13.12. -- *
* D verteilt sich für V6 auf A, B, C.

Wenn Sie einmal an einem anderen Praktikumsnachmittag kommen möchten so ist dies kein Problem, kommen Sie einfach dann, - vorausgesetzt, es hat Platz.

Unterlagen zu den Versuchen

Versuchsanleitungen

Die Anleitungen zu den Versuchen beziehen Sie direkt online vom Studenten - Print - Shop ( SPOD). Sobald dies möglich ist (gegen Ende der Ferien), finden Sie hier den entsprechenden Link. Wenn sie die Anleitung von einem älteren Komilitonen bekommen so sparen sie Geld und schonen die Umwelt - denn die diesjährige Ausgabe enthät keine wesentlichen Änderungen.

Eine Beschreibung der Geräte und deren Anwendung im Versuch 1 ist online verfügbar: Geräte (speziell für Studierende ohne, - oder mit nur geringen Vorkenntnissen).

Versuchsfiles

Zu den Versuchen 2-6 werden Sie vorbereitete Designfiles von dieser Seite herunterladen können (siehe Download am Seitenende).

Musterlösungen

Die Musterlösung zu jedem Versuch wird jeweils nach dem letzten Versuchsnachmittag (Klasse D) während 2 Wochen als pdf zum Download bereit gestellt.

Punkte und Noten

Auf Verlangen der Studierendenvertreter müssen auch für Praktika Noten erteilt werden. Die Noten werden pro Gruppe erteilt (Ausnahme siehe Blinder Passagier). Zu jedem Versuch wird am Anfang des Nachmittags ein Lösungsblatt verteilt. Alle Gruppenmitglieder (3, 2 oder 1) tragen sich darauf   lesbar ein. Es sind Fragen zu beantworten, Versuchsresulte einzutragen und Visa der Assistenten für Vorführungen und den Abschluss einzuholen. Die Lösungsblätter müssen am Ende des Versuches abgegeben werden.

Pro Lösungsblatt gibt es maximal 30 ordentliche Punkte und je nach Versuch für fakultative Aufgaben noch zusätzlich Bonuspunkte. Im Praktikum sind total maximal 260 Punkte erreichbar. Alle Punkte werden jedem identifizierbaren Gruppenmitglied gutgeschrieben. Nicht lesbaren Namen kann logischerweise nichts gutgeschrieben werden. Die Lösungsblätter erhalten Sie neu ab HS08 korrigiert zurück.

Die Praktikumsnote wird am Semesterende aus dem Punkttotal (ordentliche und Bonuspunkte) aller gemachten Versuche nach einer linearen Skala berechnet. Diese wird definitiv erst am Semesterende festgelegt. Man kann jedoch damit rechnen, dass es etwa ab 200 Punkten eine 6 geben wird. Es genügt demnach nicht, nur das Minimum (5 Versuche) perfekt (mit je 30 Punkten) zu machen um eine 6 zu erhalten, dies setzt bei uns eine besondere Leistung voraus! Bei maximal 250 Punkten liegt dies jedoch noch immer locker drin. Bis jetzt hat noch niemand das Praktikum wegen ungenügender Note nicht gemacht!

Das Praktikum gilt als erfolgreich gemacht mit Gutschrift von 3 PPS Punkten wenn

Die Regelung bei Absenzen   finden Sie weiter unten.

Vergangene Noten

Die folgende Tabelle zeigt die vergangenen Noten Mittelwerte welche die Studierenden für das Praktikum erhalten haben ("für Studierende") und welche die Versuche von den Studierenden erhalten haben ("für Versuche").

        Semester             für Studierende         für Versuche    
  WS 2002/03   5.2 5
  WS 2003/04   5.6 5.1
  WS 2004/05   5.7 5.3
  WS 2005/06   5.7 5.3
  WS 2006/07   5.4 5.1
  HS2007   5.4 5.1
  HS2009   5.6 5.1
  HS2010   5.4 5.1
  FS2011   5.2 5.1
  HS2011   5.2 5.2

Aktuelle Noten

In der folgenden Tabelle finden Sie laufend die aktuellen Mittelwerte der den Teilnehmern vergebenen Punktzahlen zu den Versuchen und die von den Studierenden den Versuchen gegebenen Noten.

Mittlere Punktzahlen und Noten HS2011
Versuch    V1       V2       V3       V4       V5       V6      V1-6  
  Studierende Punkte   33 32 35 30 33 37 33
  Versuch Note   5 5.4 5 5.2 5.4 5.3 5.2
Mittlere Punktzahlen und Noten HS2010
Versuch    V1       V2       V3       V4       V5       V6      V1-6  
  Studierende Punkte   37 33 38 38 38 38 37
  Versuch Note   5 5.3 4.8 5.1 5.1 5.4 5.1

Absenzen

Bei Vorlage einer durch das Departement anerkannten Entschuldigung (z.B Krankheit, Militär, Urlaub) wird die notwendige Anzahl Versuche entsprechend der entschuldigten Zeitdauer reduziert. In jedem Fall kann ein verpasster Termin an einem anderen Versuchsnachmittag nach- bzw. vorgeholt werden, sofern Platz vorhanden ist.

Blinder Passagier

Der Ordnung halber - das wird wohl nicht vorkommen - sei noch festgehalten, dass von der Regel der Gruppennote abgewichen werden kann, wenn sich zeigt, dass jemand nur als blinder Passagier im Praktikum ist.

Betreuer

Betreuung ausserhalb der Praktikumszeit

Für alle Fragen zum Praktikum wenden Sie sich direkt an den Leiter Rolf Zinniker. Achtung, nicht vollzeitlich anwesend, einfach vorbeischauen, am besten Dienstag, Mittwoch oder Freitag. Eine andere Möglichkeiten ist Email zinniker@ife.ee.ethz.ch . Achtung: Antworten können 1 bis 2 Tage auf sich warten lassen.

Ausserhalb des Wintersemesters können Fragen zum Praktikum nur nach Terminabsprache (für Mi, Fr) per Email zinniker@ife.ee.ethz.ch besprochen werden.

Lachkrämpfe und Wutanfälle

Bitte lesen Sie die Anleitungen genau und beachten Sie die Anweisungen und Tips auch der Betreuer. Versuchen Sie die Aufgaben ordentlich zu lö:sen.

Obschon die Notfallstation nicht weit weg ist, sollten die Betreuer weder Lachkrämpfe noch Wutanfälle bekommen wenn sie Ihre Arbeit sehen! Dagegen wird herzhaftes Lachen und Schimpfen wohl nicht zu vermeiden sein, - und soll es auch nicht. Studierende und Betreuer haben zwei Füsse und stehen deshalb gelegentlich mit dem falschen auf. Darum, im richtigen Moment cool bleiben tut uns allen gut.

Jetzt aber Schluss, viel Erfolg und Vergnügen für alle,
Ihr Praktikumsleiter, Rolf Zinniker

Download

Achtung: Musterlösungen sind jeweils nur für 2 Wochen nach dem Versuch verfügbar.

Achtung: zu Versuch 5 und 6 eigenen Kopfhörer / Ohrhörer mit 3.5mm stereo Klinkenstecker (üblicher Stecker) mitbringen!

Versuch 6: Melodien zum Programmieren in Noten oder im Kopf mitbringen (bis ca 50 Noten)! Für jede selbst programmierte Melodie gibt es Bonuspunkte.

Ergänzende Informationen

Links

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Last Revision: 25.7.2012
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