Kierunek - Podkierunek: Elektronika i Telekomunikacja, Elektronika

Semestr: VII, VIII

Rodzaj przedmiotu: specjalnościowy

Nazwa przedmiotu: Projektowanie analogowo-cyfrowych układów scalonych

Liczba godzin w semestrze: VII: 2 - - 1, VIII: - - 2 -

Cel przedmiotu:

Wśród układów stosowanych do przetwarzania sygnałów można wyróżnić układy analogowe z czasem dyskretnym (układy z przełączanymi prądami SI i przełączanymi kondensatorami SC) oraz układy cyfrowe. Przy scalonej realizacji VLSI pierwsza grupa układów wyróżnia się z reguły mniejszą precyzją obróbki sygnałów, mniejszą złóżonością i mniejszymi kosztami realizacji. Druga grupa układów zapewnia z kolei większą precyzję, lecz nie daje tak dużych możliwości z punktu widzenia szerokości pasma przetwarzanych sygnałów.

Współczesne układy scalone VLSI są projektowane w oparciu o obie techniki w taki sposób, aby przetwarzanie sygnałów odbywało się najefektywniej i jednocześnie realizacja scalona była najmniej kosztowna. Układy scalone tego typu zawierają bloki analogowe z czasem dyskretnym, bloki cyfrowe oraz układy pośredniczące (przetworniki A/D i D/A).

Na wykładzie omawiane są elementy syntezy i projektowania układów: SI, SC, cyfrowych układów sterująco-programujących oraz przetworników A/D i D/A.

W ramach projektu są opracowywane kompletne systemy analogowo-cyfrowego przetwarzania sygnałów. Laboratorium jest przeznaczone na zaprojektowanie masek układów scalonych.

Przebieg zajęć:

Przedmiot obejmuje wykład dwugodzinny w semestrze siódmym oraz zajęcia projektowe również w semestrze siódmym. Do wykonania projektu studenci korzystają z pakietów MAGIC i SPICE. Tematem projektu jest kompletny system analogowo-cyfrowego przetwarzania sygnałów.

Zaliczenie:

Wykład zaliczany jest w oparciu o 20-minutowa rozmowę.Natomiast podstawą zaliczenia zajęć projektowych są wyniki symulacji opracowanego systemu analogowo-cyfrowego.

Treść wykładu:

1. Architektura analogowo-cyfrowych systemów przetwarzania sygnałów. Wymogi stawiane blokom cyfrowym, analogowym oraz układom sterująco-programujacym.
2. Omówienie podstaw projektowania elementarnych podukładów systemów z czasem dyskretnym (SI, SC): analogowe klucze CMOS, generatory przebiegów prostokątnych, logiczne układy sterujące. Omówienie problemów związanych z dokładnością wykonania i eliminacja efektów pasożytniczych.
3. Omówienie podstawowych metod stosowanych do opisu i analizy układów z czasem dyskretnym: modele podstawowych układów z czasem dyskretnym, metody analizy układów z czasem dyskretnym.
4. Omówienie podstaw syntezy elementarnych układów z czasem dyskretnym (SI, SC): przetworniki A/D i D/A, układy opóźniająco-wzmacniające, układy sumujące.
5. Synteza filtrów SI i SC: symulacja drabinki RLC za pomocą integratorów i układów FDNR, symulacja filtrów cyfrowych, specyficzne rozwiązania charakterystyczne dla technik SI i SC, struktury filtrów o skończonej i nieskończonej odpowiedzi impulsowej.
6. Omówienie metod przestrajania i programowania układów SI i SC. Przykłady realizacji.
7. Omówienie podstaw techniki "multirate"; decymacja i interpolacja sygnałów spróbkowanych, elementy syntezy decymatorów i interpolatorów, polifazowa dekompozycja sygnału.
8. Podstawy syntezy banków filtrów i konwerterów A/D z modulacją sigma-delta.
9. Przykłady kompletnych systemów przetwarzania sygnałów: analogowy konwerter A/D z modulacją sigma-delta, dekoder DTMF, uniwersalny filtr programowalny.
10. Podstawy syntezy filtrów z konwersją częstotliwości. Przykład realizacji filtru pcz. na pasmo 10.7MHz w technologii SC.

Podręczniki i skrypty:

1. Allen, P. E., Sinencio, E. S.: Switched Capacitor Circuits, Van Nostrand Reinhold, New York, 1983.
2. Dąbrowski, A.: Multirate and Multiphase Switched-capacitor Circuits, Chapman & Hall, London 1996.
3. Geiger, R. L., Allen, P. E., Strader, N. R.: VLSI Design Techniques for Analog and Digital Circuits, McGraw-Hill Publishing Company, 1990.
4. C. Tomazou, C., Lidgey, F.J., Haigh, D.B.: Analogue IC Design: the Current-mode Approach, London 1990.
5. Mulawka, J.J.:Układy mikroelektroniczne z przełączanymi pojemnościami, WKŁ, Warszawa, 1987.
6. Wojtkiewicz, A.: Elementy syntezy filtrów cyfrowych, WNT, Warszawa, 1984.
   

Niezbędne przedmioty poprzedzające:

1. Wprowadzenie do projektowania układów scalonych
2. Moduły funkcjonalne analogowych i cyfrowych układów ASIC
3. Układy analogowego przetwarzania sygnałów

Autor programu: Grzegorz Blakiewicz

Katedra: Ukłaów Elektronicznych pok. 311 tel. 29 33