Detail předmětu

Digitální integrované obvody

FEKT-MDISAk. rok: 2012/2013

Přenos, tvarování a zpožďování pulsních signálů. Elektronické spínače. Komparátory a klopné obvody. Generátory tvarových kmitů. Principy a rozdělení číslicových obvodů. Kombinační a sekvenční logické obvody. Principy programovatelných číslicových systémů. Základní řady číslicových obvodů (TTL, CMOS), pravidla pro jejich použití. Realizace a ověření činnosti obvodů na stavebnicovém systému, počítačová simulace analogových a digitálních systémů.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Pavel Šteffan, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- vysvětlit a popsat digitální systém, realizovat základní kombináční logické obvody
- aplikovat zásady navrhování digitálních obvodů a systémů
- popsat základní vlastnosti a druhy digitálních obvodů v různých technologiích
- provést základní návrh generátoru pravoúhlých kmitů
- diskutovat výhody a nevýhody moderních zobrazovacích prvků
- popsat charakteristické rysy používaných paměťových obvodů
- popsat rozdíly mezi jednotlivými metodami zpracování analogových signálů
- je seznámen se základy programovatelných logických obvody a jazykem VHDL

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Hodnocení práce studenta v předmětu MDIS je rozděleno do dvou částí. Cvičení v laboratoři jsou hodnocena maximálně 40 body. Studenti, kteří získají zápočet, se mohou přihlásit k závěrečné zkoušce, která je hodnocena maximálně 60 body.

Osnovy výuky

1. Základní pojmy digitální techniky
2. Kombinační logické funkce, realizace kombinačních logických funkcí
3. Druhy digitálních integrovaných obvodů, zásady navrhování digitálních obvodů a systémů
4. Tvarování, generování a zpožďování impulsů, generátory pravoúhlých kmitů a pulsů
5. Zpracování a zviditelnění vícebitových digitálních signálů
6. Systémy pro digitální zpracování analogových signálů
7. Programovatelné logické obvody a jazyk VHDL
8. Mikrokontroléry

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s používanými digitálními integrovanými obvody a jejich bloky, s prací s laboratorními přístroji a s počítačovými metodami simulace a analýzy digitálních obvodů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.
Zápočet bude udělen po úspěšném absolvování všech 4 úloh s mikroprocesory v počítačovém cvičení, vypracování a odevzdání testu z části mikroprocesory, úspěšném absolvování všech 7 laboratorních úloh v laboratorním cvičení, odevzdání sedmi protokolů z laboratorních úloh, přičemž z uvedených položek cvičení je nutné celkem dosáhnout alespoň 30 bodů z nejvýše 45 možných bodů.

Základní literatura

BALCH, M.: Complete digital design. McGraw-Hill, 2003, ISBN 0-07-140927-0
WAKERLY, J.F.: Digital design - principles and practices. Prentice Hall, 2001, ISBN 0-13-089896-1

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M magisterský navazující

    obor M-EVM , 2 ročník, letní semestr, volitelný mimooborový
    obor M-MEL , 1 ročník, letní semestr, povinný

  • Program EEKR-M1 magisterský navazující

    obor M1-MEL , 1 ročník, letní semestr, povinný
    obor M1-EVM , 1 ročník, letní semestr, volitelný mimooborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Pavel Šteffan, Ph.D.

Osnova

Tvarování a zpožďování impulzových signálů, lineární přenosové články prvního a druhého řádu, diody a tranzistory v impulzových obvodech, tranzistorový spínač.
Kombinační integrované obvody, charakteristiky a vlastnosti.
Popis a analýza logické sítě hradel.
Návrh kombinačních systémů: dvojúrovňová siť hradel.
Návrh kombinačních systémů: víceúrovňová siť hradel.
Specifikace sekvenčních systémů.
Sekvenční sítě. Generátory pravoúhlých a tvarových signálů.
Standardní kombinační moduly. Aritmetické kombinační moduly a sítě.
Standardní sekvenční moduly.
Programovatelné moduly.
Systémy na úrovni meziregistrových přenosů (RTL).
Subsystémy přenosu dat a řídicí subsystémy.
Specifikace a implementace mikropočítače.

Cvičení na počítači

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Ladislav Macháň, Ph.D.

Osnova

Spektra impulzových signálů (program MATHCAD).
Příklady analýzy a návrhu integrovaných obvodů (program PSpice).
Práce s programovatelnými logickými obvody - VHDL.

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Ladislav Macháň, Ph.D.

Osnova

Impulsové signály a jejich průchod lineárními přenosovými články.
Tvarovače impulsových signálů.
Polovodičové spínače.
Analýza a syntéza kombinačních logických obvodů, hazardy.
Synchronní systémy, návrh čítačů a stavových automatů.
Základní vlastnosti digitálních integrovaných obvodů.