Detail předmětu
Digitální integrované obvody
FEKT-MPC-DISAk. rok: 2022/2023
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
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
- 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
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Způsob a kritéria hodnocení
Zkouška - studenti, kteří získají zápočet, se mohou přihlásit k závěrečné zkoušce, která je hodnocena maximálně 60 body, k úspěšnému absolvování je zapotřebí získat ze zkoušky min. 15 bodů.
Bonusové body - během semestru student může získat pět bonusových bodů, které se přičítají k úspěšně složené zkoušce.
Cvičení v laboratoři- hodnocení práce studenta ve cvičeních je v předmětu MPC-DIS rozděleno na počítačová a laboratorní cvičení. Cvičení v laboratoři jsou hodnocena maximálně 40 body (10 bodů počítačová cvičení, 30 bodů laboratoře). Cvičení probíhají v laboratoři Digitálních obvodů a mikroprocesorů (Ústav mikroelektroniky, Technická 10, místnost 5.25) podle stanoveného rozvrhu předmětu. Prvních šest cvičení je vyhrazeno pro výuku mikrokontrolérů. Probrané části se názorně procvičují na výukových přípravcích s mikropočítači. Absenci na těchto cvičeních není možné nahradit, v případě omluvené neúčasti si student doplní znalosti samostudiem podle doporučené literatury a bude vyučujícím ve cvičení přezkoušen. Šest následujících laboratorních cvičení je určeno pro samostatnou práci na zadaných laboratorních úlohách s digitálními obvody pod dohledem vyučujícího. Každý student projde postupně všechny úlohy. Případnou neúčast si mohou studenti nahradit v jiných cvičeních (v jiném vyučování), ale pouze po dohodě s vyučujícím v daném cvičení.
Zápočet
Zápočet bude udělen po úspěšném absolvování všech úloh s mikroprocesory v počítačovém cvičení a úspěšném absolvování všech 5 laboratorních úloh v laboratorním cvičení a odevzdání pěti protokolů z laboratorních úloh. Z uvedených položek cvičení je nutné celkem dosáhnout alespoň 25 bodů z nejvýše 40 možných bodů.
Osnovy výuky
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
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Základní literatura
Collier, M. Digital Circuit Design: Principles and Practice, reateSpace Independent Publishing Platform; 1 edition (June 12, 2014),ISBN-10: 1499686900 (EN)
Hall, S.H., High-Speed Digital System Design: A Handbook of Interconnect Theory and Design Practices 1st Edition, Wiley-IEEE Press; 1 edition (August 25, 2000), ISBN-10: 0471360902 (EN)
Doporučená literatura
WAKERLY, J.F.: Digital design - principles and practices. Prentice Hall, 2001, ISBN 0-13-089896-1
Elearning
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program MPC-MEL magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
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
Vyučující / Lektor
Osnova
Příklady analýzy a návrhu integrovaných obvodů (program PSpice).
Práce s programovatelnými logickými obvody - VHDL.
Laboratorní cvičení
Vyučující / Lektor
Osnova
Tvarovače impulsových signálů.
Polovodičové spínače.
Analýza a syntéza kombinačních logických obvodů, hazardy.
Synchronní systémy, návrh čítačů a stavových automatů.
Základní vlastnosti digitálních integrovaných obvodů.
Elearning