Technika cyfrowa

Znajomość podstaw elektroniki na poziomie szkoły średniej, znajomość treści zawartych w wykładzie podstawy elektroniki.

przedmiot obligatoryjny

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli ( 74 godz.):

- udział w wykładach – 30 godz.

- udział w laboratoriach – 24 godz.

- konsultacje lub poprawy – 20 godz.

Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta (76 godz.):

- przygotowanie do wykładu – 16 godz.

- przygotowanie do laboratorium – 30 godz.

- przygotowanie do egzaminu – 30 godz.

Łącznie: 150 godz. (6 ECTS)

W1 - posiada wiedzę pozwalającą na wskazanie obszarów zastosowań dla technik analogowych i cyfrowych, ich podstawowych cech i możliwości implementacji - K_W01, K_W08 dla AiR, K_W01, K_W06 dla FT, K_W02 dla IS, K_W02 dla FF

W2 - ma uporządkowaną wiedzę dotyczącą opisu układów cyfrowych przy pomocy algebry Boole'a oraz minimalizacji funkcji logicznych - K_W01, KW_09 dla AiR, K_W06 dla FT, K_W02 dla IS

W3 - potrafi opisywać teoretycznie i dokonywać syntezy układów kombinacyjnych i sekwencyjnych - KW_09 dla AiR, K_W01, K_W06 dla FT, K_W02 dla IS

W4 - orientuje się w topologiach i zasadach działania pamięci półprzewodnikowych - KW_08 dla AiR, K_W06 dla FT, K_W02 dla IS

W5 - zna zasadę działania podstawowych cyfrowych układów impulsowych - KW_08 dla AiR, K_W06 dla FT, K_W02 dla IS

W6 - posiada wiedzę na temat technologii wytwarzania układów cyfrowych, podstawowych parametrów bramek logicznych - KW_01 dla AiR, K_W06 dla FT, K_W02 dla IS

W7 - posiada wiedzę na temat zastosowań praktycznych techniki cyfrowej i zna podstawowe zasady konstrukcji prostych układów cyfrowych - KW_08 dla AiR, KW_08 dla FT, K_W02, K_W12 dla IS, K_W02 dla FF

U1 - potrafi dobrać odpowiednie układy cyfrowe do budowy prostych urządzeń - K_U01, K_U08 dla AiR, K_U03, K_U05 dla FT, K_U04 dla IS, K_U05 dla FF

U2 - potrafi wskazać podstawowe parametry i ograniczenia układów cyfrowych, rozumie zjawiska hazardu statycznego i dynamicznego i potrafi je eliminować - K_U01, K_U08 dla AiR, K_U03, K_U05 dla FT, K_U04 dla IS, K_U05 dla FF

U3 - umie dokonać syntezy, narysować schemat i symulować działanie układów kombinacyjnych i sekwencyjnych - K_U01, K_U06, K_U08 dla AiR, K_U03, K_U05 dla FT, K_U04 dla IS

U4 - potrafi wskazać podstawowe parametry pamięci cyfrowych i obszary zastosowań praktycznych - K_U01 dla AiR, K_U03 dla FT, K_U04 dla IS, K_U05 dla FF

U5 - umie wykorzystać wiedzę na temat technologii układów cyfrowych w celu doboru konkretnej rodziny logicznej do zastosowań praktycznych - K_U08 dla AiR, K_U03, K_U05 dla FT, K_U04 dla IS, K_U05 dla FF

U6 - potrafi wskazać techniczne aspekty stosowania układów cyfrowych (zakłócenia i szumy, parametry linii transmisyjnych) - K_U01 dla AiR, K_U03, K_U09 dla FT, K_U04, K_U23 dla IS, K_U05 dla FF

K1 - zna i rozumie ograniczenia związane ze stosowaniem techniki cyfrowej w nauce i przemyśle - K_K03, K_K05 dla AiR, K_K01, K_K02 dla FT, K_K06 dla IS, K_K02 dla FF

Metody dydaktyczne podające:

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

- wykład konwersatoryjny

- wykład problemowy

Metoda dydaktyczna poszukująca:

- laboratoryjna

- wykład informacyjny (konwencjonalny)
- wykład konwersatoryjny
- wykład problemowy

- laboratoryjna

Celem wykładu jest zapoznanie słuchaczy z podstawami techniki cyfrowej w zakresie logiki binarnej, opisu układów cyfrowych, syntezy logicznej, projektowania bloków funkcjonalnych. Przekazywane są aktualne informacje dotyczące technologii układów cyfrowych oraz ich najważniejszych parametrów. Nacisk położony jest na zagadnienia techniczne i aplikacyjne.

Wykład obejmuje poniższe zagadnienia:

1. Technika cyfrowa i analogowa - sygnały dyskretne a analogowe, stany logiczne, kody liczbowe

2. Algebra Boola, arytmetyka dwójkowa

3. Synteza układów kombinacyjnych, minimalizacja funkcji logicznych (przegląd metod)

4. Praktyczne wykorzystanie minimalizacji w układach kombinacyjnych (synteza układów komutacyjnych, konwerterów, układów arytmetycznych)

5. Wprowadzenie do teorii układów sekwencyjnych (przerzutniki cyfrowe, hazard w układach cyfrowych

6. Synteza układów sekwencyjnych - synteza liczników cyfrowych i dzielników częstotliwości, synteza bloków funkcjonalnych.

7. Układy pamięci cyfrowych

8. Technika impulsowa - przerzutniki, układy generatorów cyfrowych

9. Technologie układów cyfrowych (TTL, ECL, CMOS, GaAs)

10. Układy cyfrowe w praktyce (aasilanie układów cyfrowych, linie transmisyjne, zakłócenia i szumy)

11. Zasady konstrukcji przyrządów elektronicznych.

Zajęcia laboratoryjne składają się z dwóch części: wprowadzającej (4h) i zasadniczej z wykorzystaniem symulatora układów cyfrowych CEDAR logic.

Zakres:

Zajęcia wprowadzające: kody liczbowe, arytmetyka dwójkowa, funkcje logiczne, minimalizacja.

Zajęcia z wykorzystaniem symulatora:

- układy kombinacyjne logiczne i arytmetyczne (minimalizacja, hazard, synteza i analiza)

- multipleksery (grupowe, kaskadowe - przykłady zastosowań)

- komparatory cyfrowe kaskadowe

- projekt i wizualizacja prostego sterującego układu kombinacyjnego (np. mieszalnika)

- układy kombinacyjne CMOS (budowa i analiza w oparciu o uproszczone modele tranzystorów n-mos i p-mos)

- układy z opóźnieniami (analiza czasowa - moduł o-scope)

- synteza i analiza układów sekwencyjnych (przerzutniki proste, złożone, liczniki szeregowe, równoległe)

- rejestry liczące (synteza i analiza)

Zalecana literatura

G. De Micheli, Synteza i optymalizacja układów cyfrowych (WNT, Warszawa 1998).

P. Gajewski, J. Turczyński, Cyfrowe układy scalone CMOS (WKiŁ, Warszawa 1990).

J. Kalisz, Podstawy elektroniki cyfrowej (WKiŁ, Warszawa 1991).

K. Noga, Laboratorium podstaw techniki cyfrowej, skrypt (WSM, Gdynia 2001). Wydanie drugie, poprawione.

J. Piecha, Elementy i układy cyfrowe (PWN, Warszawa 1990).

A. Skorupski, Podstawy techniki cyfrowej (WKiŁ, Warszawa 2001).

B. Wilkinson, Układy cyfrowe (WKiŁ).

Metody oceniania:

egzamin pisemny - W1, W2, W3, W4, W5, W6, W7

zaliczenie na ocenę - U1, U2, U3, U4, U5, K1

Kryteria oceniania:

Wykład: egzamin pisemny lub test (pytania wielokrotnego wyboru, pytania otwarte, analiza schematów)

ndst <60%

dst [60% - 70%)

dst plus [70% - 80%)

db [80% - 85%)

db plus [85% - 90%)

bdb [90% -100%]

Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest pozytywna ocena z laboratorium.

Laboratorium: zaliczenie na ocenę na podstawie średniej ocen uzyskanej w trakcie ćwiczeń laboratoryjnych.

Na ocenę końcową składają się:

- ocena zadań cząstkowych i kolokwiów

- aktywność na zajęciach

Skala ocen:

ndst <60%

dst [60% - 70%)

dst plus [70% - 80%)

db [80% - 85%)

db plus [85% - 90%)

bdb [90% -100%]

nie dotyczy