Проектирование цифровых устройств

Магистратура 2018/2019

Статус: Курс по выбору (Инжиниринг в электронике)

Направление: 11.04.04. Электроника и наноэлектроника

Кто читает: Департамент электронной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 1-й курс, 2-4 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Кожухов Максим Владимирович, Харитонов Игорь Анатольевич

Прогр. обучения: Инжиниринг в электронике

Язык: русский

Кредиты: 5

Контактные часы: 70

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Настоящая программа учебной дисциплины устанавливает минимальные требования к знаниям и умениям студента и определяет содержание и виды учебных занятий и отчетности. Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника», обучающихся по магистерской программе «Инжиниринг в электронике».

Цель освоения дисциплины

Целями освоения дисциплины «Проектирование цифровых устройств» являются формирование у студентов знаний о методах проектирования цифровых узлов интегральных схем, цифровых схем современных и перспективных изделий электроники, вычислительной техники, микро- и наноэлектроники, назначении, принципах работы, методов и средств проектирования сложных цифровых электронных компонентов и схем для приборов и систем электронной техники с учетом заданных требований; умений разработки методик и проведения исследований и измерений параметров и характеристик изделий электронной техники, анализ их результатов.

Планируемые результаты обучения

Знать параметры и характеристики цифровых схем, особенности синхронизации частей цифровых схем.
Уметь рассчитывать характеристик цифровых устройств с помощью пакетов SPICE моделирования.
Владеть пакетами SPICE моделирования для расчета характеристик цифровых устройств
Знать функциональные узлы комбинационного типа, их логику работы и параметры. Знать особенности проектирования узлов комбинационного типа
Знать функциональные узлы последовательного типа, их логику работы и параметры.
Владеть методами проектирования узлов последовательного типа с использованием средств САПР.
Знать схемотехнику и параметры статической и динамической памяти. Знать особенности проектирования узлов памяти.
Знать особенности влияния проводников интегральных схем и печатных плат на динамические характеристики систем. Знать особенности проектирования высокоскоростных систем с учетом паразитных эффектов.
Знать схемотехнику и параметры БИС/СБИС с программируемой структурой. Знать методы проектирования цифровых систем с помощью ПЛМ и БМК
Уметь применять ПЛМ и БМК в своих проектах.
Знать схемотехнику и параметры цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей.
Уметь выбирать и применять схемы ЦАП и АЦП в своих проектах.
Знать типы и параметры процессоров для цифровой обработки сигналов.
Владеть современными программными средствами для проектирования цифровых схем и устройств электроники и наноэлектроники различного функционального назначения.

Содержание учебной дисциплины

Совместная работа цифровых устройств. Синхронизация в цифровых устройствах, риски сбои.
Типы выходных каскадов логических схем, цепи питания, формирователи импульсов, оптоэлектронные устройства развязки. Синхронизация в цифровых устройствах, риски сбоя.
Расчет характеристик цифровых устройств с помощью пакетов SPICE моделирования.
Методы расчета передаточных, переходных характеристик, параметров устройств с помощью пакетов SPICE моделирования. Анализ полученных результатов.
Функциональные узлы комбинационного типа
Шифраторы и дешифраторы, мультиплексоры и демультиилексоры, сумматоры, АЛУ. Особенности их проектирования
Функциональные узлы последовательного типа. Особенности их проектирования.
Регистры, счетчики, распределители импульсов. Их схемотехника и особенности проектирования.
Схемотехника запоминающих устройств.
Статические и динамические ЗУ, постоянные и перепрограммируемые ЗУ. Масочные, прожигаемые ЗУ. Проектирование блоков памяти в цифровых системах.
Влияние перекрестных помех в цифровых системах. Влияние проводников интегральных схем и печатных плат на динамические характеристики систем.
Особенности проектирования высокоскоростных устройств.
Использование БИС/СБИС с программируемой структурой. Проектирование цифровых систем с помощью ПЛМ и БМК.
Типы базовых матричных кристаллов. Типы и классы ПЛМ. Архитектура ПЛМ. Средства программирования ПЛМ.
Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи.
Характеристики и параметры.
Цифровая обработка сигналов в аналоговых системах
Цифровая обработка аудиосигнала. Цифровая обработка видеосигнала.
Проектирование типовых узлов цифровых систем на VHDL.
Языки описания аппаратуры (HDL). История возникновения и развития, области применения HDL. HDL - взгляд схемотехника и взгляд программиста.

Элементы контроля

Семинарские занятия
Домашнее задание
Экзамен
Данная дисциплина обеспечивает формирование следующих компетенций согласно ОрОС: УК-5, УК-6, ОПК-3, ПК-6, ПК-7, ПК-9

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (4 модуль)
0.2 * Домашнее задание + 0.2 * Семинарские занятия + 0.6 * Экзамен

Программа дисциплины