Detail předmětu

Digital Integrated Circuits

FEKT-MPA-DISAk. rok: 2023/2024

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 (bipolární, unipolární), pravidla pro jejich použití. Realizace a ověření činnosti obvodů na stavebnicovém systému, počítačová simulace analogových a digitálních systémů.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Pavel Šteffan, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mikroelektroniky (UMEL)

Vstupní znalosti

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby znalé pro samostatnou činnost“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

 

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Cvičení - 40 bodů; minimum 30 bodů.
Závěrečná zkouška - 60 bodů; minimum 20 bodů.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

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.
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;

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

Balch, M.: Complete digital design. McGraw-Hill, 2003, ISBN 0-07-140927-0 (EN)
Wakerly, J., F.: Digital design - principles and practices. Prentice Hall, 2001, ISBN 0-13-089896-1 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPAD-MEL magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinný
  • Program MPA-MEL magisterský navazující 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.

Laboratorní cvičení

26 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.