Detail předmětu

Digitální integrované obvody

FEKT-LDISAk. rok: 2015/2016

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 navrhnout digitální systém, realizovat základní kombinační logické obvody;
- aplikovat zásady navrhování digitálních obvodů a systémů;
- vyjmenovat základní vlastnosti a druhy digitálních obvodů v různých technologiích;
- provést základní návrh generátoru pravoúhlých kmitů;
- charakterizovat výhody a nevýhody zobrazovacích prvků (LCD, OLED, plasma) a aplikovat je při návrhu elektronických systémů;
- charakterizovat základní vlastnosti paměťových obvodů, kategorizovat je a vysvětlit výhody a nevýhody jednotlivých typů;
- popsat jednotlivé jevy, které jsou důležité pro činnost tranzistoru s plovoucím hradlem u pamětí EPROM, FLASH a EEPROM;
- popsat rozdíly mezi jednotlivými metodami zpracování analogových signálů, charakterizovat výhody a nevýhody jednotlivých typů převodníků DA a AD;
- je seznámen se základy programovatelných logických obvodů a jazykem VHDL, umí vytvářet jednoduché aplikace s těmito obvody;

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky a laboratorní cvičení. Doplňkově jsou využívány i přednášky volně dostupné z TED.com.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Osnovy výuky

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.

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.

Základní literatura

WAKERLY, J.F.: Digital design - principles and practices. Prentice Hall, 2001, ISBN 0-13-089896-1

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-ML1 magisterský navazující

    obor ML1-MEL , 1 ročník, letní semestr, povinný

  • Program EEKR-ML magisterský navazující

    obor ML-MEL , 1 ročník, letní semestr, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

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

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

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

doc. Ing. Pavel Šteffan, 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

doc. Ing. Pavel Šteffan, 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.