Detail předmětu

Impulzová a číslicová technika

FEKT-BICTAk. rok: 2013/2014

Předmět se věnuje dvěma technickým oblastem: impulzní technice a číslicové technice. Studenti si prohloubí znalosti s analogovými obvody, používanými pro přenos a zpracování nelineárních systémů. Kurz pokračuje číslicovou technikou, kde studenti získají teoretické i praktické zkušenosti s návrhem a implementací kombinačních i sekvenčních číslicových systémů (převodníky, čítače, stavové automaty). Součástí předmětu je osvojení si základních vědomostí o programovacím jazyce VHDL a jeho použití pro programovatelné logické obvody.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Tomáš Frýza, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen: (a) porozumět a popsat základní vlastnosti impulzních a číslicových obvodů, (b) navrhnout odvodové zapojení nelineárního systému pro přenos a zpracování impulzních signálů, (c) navrhnout libovolný systém kombinační techniky, (d) navrhnout asynchronní a synchronní subsystém, (e) naprogramovat základní struktury číslicové techniky v jazyce VHDL, (f) technicky využívat číslicové obvody.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti základů elektronických součástek (pasivní, polovodičové obvody) a výrokové logiky.

Korekvizity

Žádné korekvizity nejsou požadovány.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky, počítačová a laboratorní cvičení. Student pracuje na dvou skupinových projektech během semestru. Předmět využívá vlastní www stránky.

Způsob a kritéria hodnocení

Samostatné projekty během semestru (28 bodů), laboratorní cvičení (12 bodů), závěrečná zkouška (60 bodů).

Osnovy výuky

Přednášky:
1. Impulzní signály v lineárních a nelineárních obvodech, diody v impulzních obvodech.
2. Tranzistory v impulzních obvodech, analogové komparátory, klopné obvody.
3. Úvod do číslicové techniky.
4. Realizace kombinačně logických funkcí.
5. Úvod do sekvenčních systémů.
6. Asynchronní a synchronní čítače.
7. Stavové automaty.

Počítačová cvičení:
1. Přenos impulzního signálu lineární a nelineární soustavou.
2. Návrh a simulace tranzistorového spínače.
3. Návrh analogového komparátoru.
4. Ošetření signálu získaného z mechanického kontaktu.
5. Realizace kombinačně logických funkcí.
6. Obvody pro realizaci aritmetických operací.
7. Klopné obvody řízené hranou.
8. Asynchronní a synchronní čítače.

Laboratorní cvičení:
1. Přenos pravoúhlého signálu články RC.
2. Časovací obvod 555.
3. Kombinační logické obvody.
4. Syntéza kombinačně logických funkcí pomocí kombinačních obvodů.
5. Asynchronní a synchronní čítač.
6. Asynchronní čítače, synchronní čítače a stavové automaty.

Pracovní stáže

Pracovní stáž či praxe s problematikou číslicových systémů může nahradit samostatné projekty z počítačových cvičení.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty se základy impulzních a číslicových obvodů a naučit je praktickým postupům návrhu obvodových zapojení kombinačních, asynchronních a synchronních číslicových systémů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Doporučené volitelné složky programu

Studenti se mohou zúčastnit odborných seminářů se zaměřením na číslicovou techniku, organizovaných Ústavem radioelektroniky, Vysokého učení technického v Brně.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-B bakalářský

    obor B-EST , 2. ročník, letní semestr, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Tomáš Frýza, Ph.D.

Osnova

1. Přenos impulzových signálů lineárními a nelineárními soustavami.
2. Lineární přenosové články prvního řádu. Diody a tranzistory.
3. Tranzistorový spínač. Komparátory a klopné obvody.
4. Kombinační logické obvody. Booleova algebra.
5. Minimalizace kombinačních logických funkcí. Hazardy.
6. Syntéza číslicových systémů pomocí jazyka VHDL.
7. Aritmetické operace.
8. Asynchronní klopné obvody.
9. Klopné obvody řízené hranou.
10. Binární čítače. Stavové automaty.
11. Základní řady číslicových obvodů. Programovatelné logické obvody PLD.
12. Implementace systémů na CPLD.
13. Implementace systémů na FPGA.

Cvičení na počítači

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Tomáš Frýza, Ph.D.
doc. Ing. Roman Šotner, Ph.D.

Osnova

1. Návrh diodového tvarovače.
2. Přenos impulzního signálu lineární a nelineární soustavou.
3. Tranzistorový spínač.
4. Analogový komparátor.
5. Klopné obvody.
6. Vývojové prostředí ISE.
7. Převodník kódu.
8. Aritmetické operace.
9. Aritmetickologická jednotka.
10. Klopné obvody typu RS.
11. Binární čítač.
12. Stavový automat.

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Viera Biolková

Osnova

1. Přenos pravoúhlého signálu články RC.
2. Monostabilní a astabilní klopný obvod.
3. Komparační zesilovač.
4. Časovací obvod 555.
5. Kombinační logické obvody.
6. Syntéza kombinačních logických funkcí pomocí multiplexorů.
7. Hazardy v kombinačních obvodech.
8. Minimalizace kombinační ch logických funkcí.
9. Sekvenční logické obvody.
10. Asynchronní a synchronní čítač.
11. Syntéza synchronního čítače.
12. Generátor předvolitelného počtu impulzů.