Дејан Јокић Миломир Шоја Предмет: ДИГИТАЛНА ЕЛЕКТРОНИКА Број кредита: 6 Седмично часова: 2+2+12+1 (П+АВ+ЛВ) Укупно часова: 30+45
Пун назив ДИГИТАЛНА ЕЛЕКТРОНИКА Скраћени назив Статус Семестар ЕСПБ Фонд часова (П+А+Л) Шифра предмета обавезан V 6,0 2 2 1 РИ-1-032 Школска година од које се програм 2005/2006 реализује Врста и ниво студија, студијски програми: Академски студиј електротехнике. Први циклус. Студијски програми: Рачунарство и информатика Условљеност другим предметима: Нема услова пријављивања и слушања предмета. Потребна предзнања из предмета: Eлектроника - I и II Циљеви изучавања предмета: Упознавање са принципима рада, анализом и пројектовањем дигиталних кола и њихова примјена у електронским уређајима (првенствено у рачунарским системима). Име и презиме наставника и сарадника: Доц. др Миломир Шоја - наставник, Дејан Јокић Метод наставе и савладавање градива: Предавања, аудиторне вјежбе и показне вјежбе на рачунару. Учење, тестови, задаће и консултације.
Садржај предмета по седмицама: 1 Увод. Обавезе и оцјењивање студената. Аналогна/дигитална електроника. 2 Бројни системи. Представљање бројева и кодови. 3 Булова алгебра. Дефиниција, функције, операције. Логички елементи. 4 Фамилије IC. Карактеристике и подјела. TTL, MOS, CMOS, BiCMOS. 5 Комбинационa кола. Дефиниција, пројектовање, минимизација. Стандардне функције. 6 Комбинационa кола. Декодери, кодери/енкодери, мултиплексери. 7 Комбинационa кола. Демултиплексери, аритметичка кола, компаратори. 8 I парцијални испит 9 Секвенцијална кола. Дефиниција, асинхрона и синхрона кола, пројектовање. Флип-флопови. 10 Секвенцијална кола. Регистри. Сабирнице. 11 Секвенцијална кола. Бројачи. Врсте и процедура пројектовања. 12 Полупроводничке меморије. ROM, PROM, ЕPROM, E2PROM. 13 Полупроводничке меморије. RAM, SRAM, DRAM. 14 Аналогно- дигитална A/D конверзија 15 Дигитално- аналогна D/A конверзија. 16 Програмабилна дигитална логичка кола. PLA, CPLD, FPGA. 17 II парцијални испит
Оптерећење студента по предмету: Недјељно: Кредитни коефицијент 6/30=0,2 Недјељно оптерећење: =0,2 x 40 сати = 8 сати У семестру: Укупно оптерећење за предмет: 6 кредита x 30 сати/кредиту=180 сати Активна настава:5 x15=75 сати предавања и вјежби, Континуална провјера знања: 16 сати Завршна провјера знања: 4 сатa Самосталан рад: учење, консултације 85 сата Обавезе студента: Похађање наставе, задаће и тестови, колоквијуми, консултације. Сви видови активности утичу на коначну оцјену. Литература: 1. Б. Докић, Интегрисана кола, аналогна и дигитална, ЕТФ Бања Лука, Глас српски Бања Лука, Бања Лука 1999. год.; 2. Д. Б. Живковић, М. В. Поповић: Импулсна и дигитална електроника, Академска мисао, Београд; 3. М. Хрибшек, М.Поповић: Зборник решених проблема из импулсне и дигиталне електронике, I и II део - Кола са дискретним компонентама, Научна књига, Београд; 4. PowerPoint презентација свих предавања, у електронском и чврстом облику. Облици провјере знања и оцјењивање: Присуство настави до 5 бодова, лаб. вјежбе и домаћи задаци до 15 бодова, колоквијуми до 50 бодова, завршни испит до 30 бодова. Пролазна оцјена 50 бодова. Посебна напомена за предмет:
Са становишта метрологије, мјерне физичке величине могу бити аналогне (континуалне) и дискретне. Аналогне (континуалне) величине у коначном домену својих вриједности могу имати бесконачно много различитих вриједности са бесконачно малим прираштајима.. ANALOG - сличан Аналогни електронски сигнал (обично напон) је СЛИЧАН (по амплитуди и фреквенцији) оригиналном сигналу од кога је настао.
V AC Аналогни електронски сигнал АС аналогни сигнал наизмјенично је позитиван и негативан. (људски глас, преко микрофона и одговарајућег АС појачавача претворен у електронски сигнал). 0 t -V DС аналогни сигнал увијек је позитиван или негативан. (свјетлост, преко свјетлосног детектора и одговарајућег DС појачавача претворена у електронски сигнал).
Аналогни круг електрични круг дизајниран да обрађује аналогне сигнале Аналогна компонента компоненте које чине аналогне кругове Аналогни круг (често) == Линеарни круг круг код кога је излаз директо пропорционалан улазу
Оксфордски ријечник енглеског језика: DIGIT цифра У другом значењу ПРСТ, ШИРИНА ПРСТА. DIGITAL приказивање резултата помоћу цифара Дискретне величине у датом интервалу могу имати само одређене вриједности са коначним прираштајима. Елементарни квант - најмањи могући коначни прираштај неке величине.
Први дигитални системи (1950их) 10 Цифара/нивоа напона БАЗА 10 9 8 7 6 5 Сложено генерисање и распознавање 10 нивоа напона 4 3 2 1 0 10 V 9 V 8 V 7 V 6 V 5 V 4 V 3 V 2 V 1 V 0 V 2 Цифре/нивоа напона БАЗА 2 Бинарна/ 6 V логичка 0 1 0 5 V 5 V 0 V Бинарно/ логичко 1 5 V
Рјешење проблема примјена бројног система са 2 умјесто са 10 стања. Такав систем назива се БИНАРНИ и има само двије цифре (0,1). Могуће генерисање кода за све бројеве, слова, симболе. Због рада са само 2 стања кругови једноставнији, а имају већу тачност (мала могућност за погрешно разликовање нивоа)
Бинарна цифра (бит) 0или 1. Бит - јединица за количину информација. Дигитални сигнал - Комбинација бинарних цифри (бита) низ импулса који представља било коју информацију у облику бинарног кода. i
Дигитализација Претварање аналогних сигнала у дигиталне. Увођење кругова и система дигиталне електронике у праксу. Замјена постојећих аналогних система дигиталним. Дигитална револуција Масовно увођење система дигиталне електронике, првенствено рачунара, у употребу, са огромним утицајем на све аспекте људског живота (последњих 20-так година).
Поновљивост резултата: За исти скуп улаза (према вриједности и временском слиједу понављања) правилно пројектован дигитални систем увијек даје исте резултате. Излази аналогног система зависе од температуре, напона напајања, старења компоненти и сл. Једноставно пројектовање: Пројектовање дигиталних кругова је логично и једноставно. Није потребан никакав посебан математички апарат. Понашање малих логичких кругова је могуће визуелизoвати у глави, без посебног улажења у проблематику рада кондензатора, транзистора или других компоненти које, у аналогној електроници треба моделовати.
Флексибилност и функционалност: Посебно важе за програмабилне системе. Програмабилност: Већина дигиталног дизајна данас се одвија кроз писање програма у HDLs (hardware description languages). Ови језици омогућују да и структура и функција дигиталног круга буду моделирани. Осим компајлера, типичан HDL долази са симулатором и програмом који врши синтезу. Софтверским алатима се истестира понашање хардверског модела прије стварне градње хардвера, а онда се модел синтетизује унутар одређене технолошке компоненте.
Брзина: Појединачни транзистори у најбржим интегрисаним круговима прекидају унутар 10 ps, комплетна сложена компонента даје излазе за мање од 2 ns (>500 милиона резултата у секунди). Економичност: Дигитални кругови имају сложене функције реализоване на малом простору ( чипови ) масовна производња по ниској цијени. Стално унапређење технологије: Брже, јефтиније и боље технологије се појављују сваких неколико година (Муров закон). Могуће дизајнирање система способног да прихвати компоненте које ће се појавити у будућности.
А) Основе електротехнике: Напон, струја, отпор, снага Б) Електронске компонете: Б1) DC/AC компоненте: Отпори, претварачи притиска, термопарови, фотоотпори, батерије, осигурачи, прекидачи, кондензатори, електромагнети, релеји, пригушнице, трансформатори, жице, каблови, конектори, штампане плоче, Б2) Полупроводничке компоненте: Диоде, BJT, FET, SCR, TRIAC, DIAC, UJT, oптоелектронске компоненте, термистори, варистори, Холови и пиезоелектрични сензори, В) Електронски кругови: В1) Аналогни (линеарни) кругови: Исправљачи, регулатори, множачи, клипери, клампери, појачавачи, осцилатори, операциони појачавачи, функцијски генератори, тајмери, PLL кола,комуникациона кола, импулсна кола, В2) Дигитални кругови (са два стања): Логички гејтови, декодери, енкодери, компаратори, регистри, бројачи, мултиплексери, демултиплексери, FF, тајмери, аритметички кругови, меморијски кругови, програмабилни логички уређаји (PLA), AD и DA конвертори, микрокомпјутери, интерфејсни кругови, периферали, Г) Електронски системи: комуникације, процесирање података, потрошачки, индустријски, тестни, мјерни, биомедицински системи.
Дигитални рачунар са AD улазима/излазима ТАКТ Аналогни улази МИКРО ПРОЦЕСОР Аналогни излази A D Дигитални улази Улазна сабирница Адресна сабирница а МЕМОРИЈА ROM/RAM Управљачка сабирница Управљачка сабирница U/I ИНТЕРФЕЈС Сабирница податак ка Излазна сабирница D A Дигитални излази Ул. порт Изл. порт
КРАЈ УВОДА