Kierunek: Elektronika i Telekomunikacja, Elektronika

Semestr: VI

Rodzaj przedmiotu: specjalnościowy

Nazwa przedmiotu: Moduły funkcjonalne analogowych i cyfrowych układów ASIC

Liczba godzin w semestrze: 2 - - 1

Cel przedmiotu:

Istota projektowania układów na zamówienie - ASIC- polega na szerokim wykorzystywaniu zasobów bibliotecznych. W typowym procesie projektowym projektant posługuje się schematem logicznym (elektrycznym), w którym mogą wystąpić jedynie symbole graficzne modułów, których realizacja fizyczna (topografia - ang.layout) znajduje się w bibliotece systemu. To samo wymaganie dotyczy modelu elektrycznego/makromodelu modułu.

Możliwe jest wówczas automatyczne przejście do fazy symulacji elektrycznej zaprojektowanego schematu oraz do fazy projektowania fizycznego - projektowania masek

W trakcie przedmiotu studenci zapoznają się z podstawowymi modułami bibliotecznymi analogowych i cyfrowych układów ASIC. Projektują ich topografie, dokonują automatycznej ekstrakcji parametrów modeli elektrycznych tych topografii oraz przeprowadzają jej optymalizację w oparciu o wyniki symulacji programem SPICE.

Przebieg zajęć:

Przedmiot składa się z 2 - godzinnego wykładu oraz 1 - godzinnych zajęć projektowych, w czasie których studenci wykonują po jednym projekcie bibliotecznego układu analogowego (komórka podstawowa: wzmacniacz OTA-C) i cyfrowego (komórka podstawowa: 3 pary tranzystorów CMOS)..

Zaliczenie:

Zaliczenie przedmiotu odbywa się w oparciu kolokwium końcowe. Zaliczenie zajęć laboratoryjnych następuje w oparciu o projekt topografii i rezultaty symulacji komórki bibliotecznej MAGIC.

Treść wykładu:

1. Cele i zasady tworzenia zasobów bibliotecznych w projektowaniu układów ASIC
2. Podstawowe bloki funkcjonalne cyfrowych układów ASIC i metody ich projektowania bramki NOT, NOR i NAND; główne charakterystyki elektryczne; czasy przełączania i propagacji; odporność szumowa; bramka transmisyjna; bramka trójstanowa - 4 godz
3. Typowe układy cyfrowe; kodery i dekodery, multipleksery i demultipleksery, przerzutniki, rejestry, liczniki, układy arytmetyczne - 5 godz
4. Analiza czasowa. Strategie taktowania, analiza opóźnień - twierdzenie Elmore'a. Układy MOS samosterowalne. Bistabilność. Układy synchronizacji i wyboru - 4 godz
5. Podstawowe bloki funkcjonalne analogowych układów ASIC i metody ich projektowania. Modele wielko- i małosygnałowe; elementy pasywne, przełączniki MOS, obciążenia aktywne, żródła prądowe, lustra prądowe, źródła referencyjne prądowe i napięciowe - 3 godz..
6. Stopnie wzmacniające; inwerter jako stopień wzmacniający, kaskodowy stopień wzmacniający, stopnie wyjściowe, wzmacniacze różnicowe, komparatory - 4 godz
7. Wzmacniacze operacyjne CMOS. Metodologia projektowania wzmacniaczy operacyjnych. Kompensacja wzmacniaczy operacyjnych. Wzmacniacz operacyjny transkonduktancyjny i transrezystancyjny, konwejor prądowy, wzmacniacze operacyjne buforowane, wzmacniacze operacyjne w.cz i wzmacniacze niskoszumowe, wzmacniacze o niskim poborze mocy. - 10 godz

Podręczniki i skrypty:

1. M. Barski, W. Jędruch: Układy cyfrowe i mikroprocesory, Skrypt Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 1980
2. N. Weste, K. Eshragian: Principles of CMOS VLSI Design - A Systems Perspective, Addison-Wesley, 1988
3. R.L. Geiger, P.E. Allen, N. R. Strader: VLSI Design Techniques for Analog and Digital Circuits, Mc-Graw Hill,Inc. 1990

Niezbędne przedmioty poprzedzające:

1. Przyrządy półprzewodnikowe,
2. Podstawy techniki cyfrowej,
3. Układy elektroniczne liniowe

Autorzy programu: Stanisław Szczepański, Zbigniew Felendzer

Katedra: Układów Elektronicznych, pokój 305, 308; telefon 22 78, 27 78