diseño electrónico - Universidad de Alcalá

DISEÑO ELECTRÓNICO
Máster Universitario en Sistemas Electrónicos
Avanzados, Sistemas Inteligentes
Universidad de Alcalá
Curso Académico 2012/13
GUÍA DOCENTE
Nombre de la asignatura:
Código:
Diseño Electrónico
200346
Titulación en la que se imparte:
Máster Universitario en Sistemas Electrónicos
Avanzados, Sistemas Inteligentes
Departamento y Área de
Conocimiento:
Electrónica – Tecnología electrónica
Carácter:
Créditos ECTS:
Obligatoria
6
Curso y cuatrimestre:
Primer curso – Segundo cuatrimestre
Álvaro Hernández Alonso
Mª Carmen Pérez Rubio
Profesorado:
Horario de Tutoría:
Idioma en el que se imparte:
Castellano
1. PRESENTACIÓN
El objetivo principal de esta asignatura es profundizar en la metodología y
herramientas de diseño de sistemas electrónicos avanzados, bien sean analógicos o
digitales. Se analizan las distintas alternativas tecnológicas existentes: semi-custom
y full-custom. Se hace especial hincapié en el diseño de subsistemas digitales,
basados en dispositivos programables. Por último, se estudian aspectos generales
de los procesadores digitales de señal: estructura, tipos (coma fija/coma flotante),
sistemas operativos y funcionalidades avanzadas.
Prerrequisitos y Recomendaciones (si es pertinente)
Se recomienda haber cursado previamente asignaturas donde se hayan impartido
conocimientos generales de Electrónica Digital, así como de Sistemas Electrónicos
Digitales. Igualmente resultan recomendables conocimientos previos de Electrónica
Básica y Electrónica de Circuitos.
2. COMPETENCIAS
Competencias genéricas:
1. Capacidad de implementar sistemas de procesamiento y almacenamiento de
información desde el punto de vista de los sistemas electrónicos.
2. Capacidad de realizar la especificación, implementación, documentación y
puesta a punto de equipos y sistemas electrónicos, de instrumentación y de
control, considerando tanto los aspectos técnicos como las normativa
reguladoras correspondientes.
2
Competencias específicas:
1. Conocimiento de las alternativas tecnológicas para la implementación de
sistemas electrónicos: full-custom, semi-custom y lógica configurable.
2. Capacidad para implementar test en circuitos electrónicos integrados.
3. Conocimiento de técnicas de diseño avanzadas de dispositivos electrónicos
mediante lenguajes de descripción hardware y sus herramientas asociadas.
4. Conocimiento de las metodologías de diseño de circuitos electrónicos,
técnicas de síntesis, implementación y test.
5. Capacidad de diseño de circuitos combinacionales y secuenciales avanzados,
síncronos y asíncronos.
6. Conocimiento de los aspectos generales de los procesadores digital de señal.
7. Capacidad de diseño de circuitos analógicos avanzados.
3. CONTENIDOS
Total de clases,
créditos u horas
Bloques de contenido (se pueden especificar los
temas si se considera necesario)
Aspectos generales sobre diseño microelectrónico
•
6 horas
Metodologías y herramientas para el diseño de sistemas
digitales
•
18 horas
Diseño de subsistemas digitales
•
20 horas
Procesadores digitales para tratamiento de señal
•
4 horas
Diseño de sistemas analógicos
•
6 horas
Cronograma
Semana /
Sesión
01ª
02ª
03ª
Contenido
•
Aspectos generales sobre diseño microelectrónico.
•
Introducción a los sistemas de computación y procesamiento.
Alternativas de diseño. Estrategias de diseño.
•
Diseños ASICs. Alternativas para el diseño de ASICs. Lógica
3
programable. Diseño semi-custom y full-custom.
04ª
05ª
06ª
•
Introducción al test. Técnicas ad-hoc, scan-test y autotest.
Boundary Scan.
•
Metodologías y herramientas para el diseño de sistemas digitales.
•
Herramientas para el diseño de circuitos. Lenguajes de
descripción hardware (HDL). Metodología de diseño con HDLs.
•
Lenguaje VHDL. Unidades básicas de diseño. Bancos de
pruebas. Sentencias secuenciales. Sentencias concurrentes.
Restricciones sintácticas y semánticas.
•
Diseño de bloques aritméticos: sumadores, multiplicadores,
comparadores y registros de desplazamiento.
•
Diseño de memorias y arrays de estructuras. PLA’s
•
Sistemas síncronos. Circuitos secuenciales estáticos y dinámicos.
Arquitecturas segmentadas. Temporización de sistemas.
Distribución de la señal de reloj.
•
Diseño asíncrono. Circuitos autotemporizados.
•
Procesadores digitales para tratamiento de señal. Requisitos de
un sistema de procesamiento digital de señal. Procesadores
digitales de señal. Arquitectura interna.
•
Procesadores de coma fija. Procesadores de coma flotante.
Desarrollo de sistemas basados en TMS320C67xx. Sistemas
operativos para DSPs.
•
Diseño de sistemas analógicos. Subsistemas basados en A.O.
Filtros de capacidades conmutadas. Osciladores. PLLs.
07ª
08ª
09ª
10ª
11ª
12ª
13ª
14ª
4. METODOLOGÍAS DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE.-ACTIVIDADES
FORMATIVAS
4.1. Distribución de créditos (especificar en horas)
Número de horas presenciales:
58 (4 horas de evaluación)
Número de horas del trabajo
propio del estudiante:
92
Total horas
150
4.2. Estrategias metodológicas, materiales y recursos didácticos
En el proceso de enseñanza-aprendizaje se realizarán las siguientes actividades
formativas:
4
•
•
•
•
Clases Teóricas.
Clases Prácticas: resolución de problemas.
Clases Prácticas: laboratorio.
Tutorías: individuales y grupales.
Además se podrán utilizar, entre otras, los siguientes recursos complementarios:
•
Trabajos individuales o en grupo: conllevando además de su realización, la
correspondiente exposición pública ante el resto de compañeros para propiciar el
debate.
•
Asistencia a conferencias, reuniones o discusiones científicas relacionadas
con la materia.
A lo largo del curso al alumno se le irán proponiendo actividades y tareas tanto
teóricas como prácticas. Se realizarán distintas prácticas coordinadamente con la
impartición de los conceptos teóricos, de manera que el alumno pueda experimentar
tanto individualmente como en grupo, consolidando así los conceptos adquiridos.
Para la realización de las prácticas, el alumno dispondrá en el laboratorio de un
puesto con instrumental básico (osciloscopio, fuente de alimentación, generador de
señal y plataforma basada en un dispositivo lógico programable), así como un
ordenador con software de diseño y simulación para lenguajes de descripción
hardware. En esta asignatura, se propone que las prácticas se realicen en grupos de
dos alumnos.
Durante todo el proceso de aprendizaje en la asignatura, el alumno deberá hacer
uso de distintas fuentes y recursos bibliográficos o electrónicos. Además, el
profesorado proporcionará materiales propios elaborados específicamente para la
asignatura (documentos de fundamentos teóricos, manuales de prácticas, etc.) de
manera que el alumno puede cumplir con los objetivos de la asignatura, así como
alcanzar las competencias previstas.
El alumno dispondrá a lo largo del cuatrimestre de tutorías grupales, e individuales
según las necesidades del mismo. Ya sea de manera individual o en grupos
reducidos, estas tutorías permitirán resolver las dudas y afianzar los conocimientos
adquiridos. Además, ayudarán a realizar un adecuado seguimiento de los alumnos y
a evaluar el buen funcionamiento de los mecanismos de enseñanza-aprendizaje.
5. EVALUACIÓN: Procedimientos, criterios de evaluación y de calificación
La asignatura consta de tres partes: teoría, laboratorio y trabajos específicos. Cada
una de estas partes podrá ser evaluada de forma continua, o mediante una prueba
final.
Para evaluar la parte de teoría se realizarán un examen final en cada convocatoria
oficial. Dichos exámenes constarán de una serie de cuestiones, a realizar sin libros
ni apuntes, y uno o varios problemas, donde se podrá utilizar información adicional:
libros y/o apuntes.
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La parte de laboratorio se evaluará de forma continua en función de una única
práctica global teniendo en cuenta los siguientes aspectos: seguimiento continuado
individual en el laboratorio y en las tutorías, revisiones quincenales de los avances
realizados por el alumno en el desarrollo de la misma, memoria realizada, y prueba
individual en el laboratorio.
En cuanto a los trabajos que el alumno deberá realizar a lo largo del curso, éstos
serán evaluados de forma continua en función de los documentos entregados y de
las presentaciones realizadas. Se valorará tanto el contenido (acorde con lo
impartido en la asignatura) como el aspecto formal (estructura del documento,
calidad de la presentación, etc.). Igualmente se tendrá en cuenta la asistencia a las
presentaciones del resto de alumnos, así como la participación activa en las mismas.
En caso de renunciar a la evaluación continua, tanto el laboratorio como el trabajo
podrán ser evaluados de forma final en cada convocatoria oficial mediante las
correspondientes pruebas dispuestas a tal efecto.
Cada una de las partes deberá ser superada de forma independiente. La nota final
se obtendrá de ponderar un 40% la nota del examen escrito, un 30% la nota del
laboratorio, y un 30% la nota de los trabajos realizados.
6. BIBLIOGRAFÍA
Bibliografía Básica
J. M. Rabaey. “Digital Integrated Circuits: A Design Perspective”, Ed. Prentice-Hall,
1996.
L. Terés, Y. Torroja, S. Olcoz y E. Villar. “VHDL Lenguaje estándar de diseño
electrónico”, Ed. McGrawHill, 1998.
S. Alonso, E. Soto y S. Fernández. “Diseño de Sistemas Digitales con VHDL”, Ed.
Thomson, 2002.
R. L. Geiger, P. E. Allen y N. R. Strader. “VLSI design techniques for analogue and
digital circuits”, Ed. McGraw-Hill, 1989.
D. Johns y K. Martin. “Analog Integrated Circuit Design”, John Wiley & Sons, Inc.,
New York, 1997.
T. H. Lee. “The design of CMOS Radio-frequency Integrated Circuits”, Cambridge
University Press, Cambridge, 1998.
P. Lapsley, J. Bier, A. Shaham y EA Lee. “DSP Processor Fundamentals :
Architectures and Features”, IEEE Press Series on Signal Processing, 1997.
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Bibliografía Complementaria
N. Jha y S. Gupta. “Testing of digital systems”, Ed. Cambridge University Press,
2003.
I A. Grout. “Integrated circuit test Engineering”, Ed. Springer-Verlag, 2006.
N. H. E. Weste y K. Eshraghian. “Principles of CMOS VLSI Design”, Ed. AddisonWesley, 1993.
A. J. Acosta, A. Barriga, M. J. Bellido, J. Juan y M. Valencia. “Temporización en
circuitos integrados digitales CMOS”, Ed. Marcombo, 2000.
M. J. S. Smith. “Application-specific integrated circuits”, Ed. Addison-Wesley, 1997.
J. P. Deschamps. “Síntesis de circuitos digitales”, Ed. Thomson, 2002.
P. J. Ashender. “The VHDL Cookbook”, University of Adelaida, 1990.
J. I. Artigas, L. A. Barragán, C. Orrite y I. Urriza. “Electrónica Digital, aplicaciones y
problemas con VHDL”, Ed. Prentice-Hall, 2002.
S. Franco. “Design with Operational Amplifiers and Analog Integrated Circuits”, Ed.
McGraw-Hill, 1998.
J. M. Fiore. “Amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales”, Ed.
Thomson, 2001.
K. R. Laker y W. M. C. Sansen. “Design of analog integrated circuits and systems”,
Ed. McGraw-Hill, 1994.
B. Razavi. “Design of Analog CMOS Integrated Circuits”, Ed. McGraw-Hill, 2001.
R. Schaumann, M. S. Ghausi y K. R. Laker. “Design of Analog Filters: Passive,
Active RC and Switched-Capacitor”, Englewood Cliffs: Prentice-Hall, 1990.
R. Unbehauen y A. Cichocki. “MOS Switched-Capacitor and Continuous-Time
Integrated Circuits and Systems”, Berlin: Springer-Verlag, 1989.
C. J. Savant, M. S. Roden y G. L. Carpentier. "Diseño electrónico. Circuitos y
sistemas". Prentice Hall, 1997.
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