Elektronika cyfrowa

Celem przedmiotu jest zapoznanie z podstawowymi problemami budowy i działania scalonych układów cyfrowych TTL i CMOS, nabycie umiejętności samodzielnego projektowania zespołów funkcjonalnych z układów małej i średniej skali integracji.


Treść wykładu
Informacje ogólne, organizacja przedmiotu, literatura itd., elementy półprzewodnikowe, ich właściwości, wprowadzenie do realizacji funktorów logicznych; schemat bramki NAND, tabela prawdy, funkcje poszczególnych elementów struktury, poziomy logiczne L i H. (2h).

Nominalne poziomy napięć, poziomy gwarantowane, odporności na zakłócenia, parametry dynamiczne. Czasy propagacji, min, max, typ i ich interpretacja; charakterystyki elektryczne: wejściowa, wyjściowa H, wyjściowa L, parametry prądowe - komplet, zysk logiczny, charakterystyka przejściowa, proces przełączania (2h).

Technologia CMOS, tranzystor unipolarny, inwerter CMOS, charakterystyka przejściowa, pobór prądu, zjawisko zatrzaskiwania, odporność na ładunki statyczne, schematy funktorów; bramka transmisyjna, parametry statyczne i dynamiczne HC/HCT, układy niskonapięciowe (2h).

Przerzutnik D, opis funkcjonalny, wpis L, wpis H, wejścia asynchroniczne; układy kombinacyjne średniej skali integracji, multipleksery, demultipleksery, realizacja funkcji logicznych na multiplekserach, adresowanie matrycowe, realizacja funkcji wielu zmiennych na demultiplekserach, kaskadowanie układów (2h).

Przerzutniki, rejestry, rejestry przesuwające, liczniki, budowa, parametry (2h).

kollokwium 1; (2h).

Omówienie kollokwium , otwarty kolektor, wyznaczanie Rmax i Rmin, schematy funktorów NOT, AND, NOR, OR, EXOR (2h).

Układy czasowe, opóźnienia RC, układy na bramkach, multiwibratory scalone retrygerowalne i nieretrygerowalne, właściwości funkcjonalne, budowa wewnętrzna, parametry; VCO; (2h).

Bramki mocy, bufory trójstanowe, układy interfejsowe serii 75; schematy bramek innych rodzin LS,S, ALS, F, AS, właściwości, parametry, współpraca z tranzystorami zewnętrznymi, elementy stykowe, klawiatury 2key lockout i Nkey rollover; (2h).

Linie długie, model linii bezstratnej, postać rozwiązania równania różniczkowego i jego interpretacja, linia otwarta, zwarta, dopasowana, współczynniki odbicia, wykresy Bergerona; (2h).

Linia skrętkowa, linia koncentryczna, dopasowanie równoległe i szeregowe, transmisja napięciowa asymetryczna i symetryczna, układy nadajników i odbiorników linii, linie prądowe, nadajniki linii, standard RS232C, parametry linii, nadajniki, odbiorniki, szyna krótka, sterowniki szyny; (2h).

Konwersja cyfrowo-analogowa, podstawy, układy sumatorów z wagami, drabinka prosta, drabinka odwrócona, konwersja prąd- napięcie, konwertery unipolarne, bipolarne, mnożące dwu- i czteroćwiartkowe, konwertery wizyjne; (2h).

Konwersja analogowo-cyfrowa, zasada kwantyzacji, konwertery zliczające, śledzące, z aproksymacją krokową, flash, całkujące, sigma-delta, układy próbkująco-pamiętajace; analiza błędów konwerterów, monotoniczność, gubienie słów kodowych, procedury strojenia (2h).

Pamięci półprzewodnikowe, klasyfikacja ROM, PROM, UV EPROM, EE PROM, SRAM, DRAM SDRAM, organizacja wewnętrzna, matryca pamięci, podstawowe komórki; typowe parametry, tryby pracy pamięci DRAM (2h).

Logika programowana, struktury PAL, PLA, GAL, LCA, podstawowe parametry; (2h).



Treść ćwiczeń

• C.0 - notacje, symbole graficzne, rodzaje wejść i wyjść;


• C.1 - przerzutnik D, parametry dynamiczne, określanie fmax, fmax dla automatu synchronicznego, rozprowadzanie sygnału zegara, opóźnienia w torze zegara, blokowanie sygnału zegarowego;


• C.2 - automaty synchroniczne, przykład projektu od opisu słownego do schematu, przerzutniki JK master-slave, liczniki asynchroniczne, zmiana cyklu;


• C.3 - liczniki synchroniczne, zmiana cyklu, kaskadowanie liczników, fmax kaskady, liczniki rewersyjne,;


• C.4 - zastosowania multiwibratorów, przykłady kodów transmisyjnych: PE Manchester, generacja i dekodowanie, synchroniczna generacja impulsów; synchronizacja sygnałów zewnętrznych


• C.5 - kollokwium (2h);


• C.6 - omówienie kollokwium, wyświetlanie informacji cyfrowej, diody LED, parametry, sterowanie, wyświetlacze siedmiosegmentowe, dekodery, wyświetlanie statyczne


• C.7 - wyświetlanie dynamiczne, sterowanie impulsowe, częstotliwość zaniku migotania; wyświetlacze LCD, sterowanie bezpośrednie i multipleksowane, układy sterowników



Zakres laboratorium

1. parametry bramek i przerzutników;


2. układy kombinacyjne i sekwencyjne;



3. układy czasowe;


4. wyświetlanie informacji cyfrowej;



5. linie długie;


6. konwertery cyfrowo-analogowe i analogowo-cyfrowe;