4 - Apresentar o projecto de sistemas integrados Manhã com ... · para teste de produção...
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Manhã com a ACE
OBJECTIVOS:
1 - Apresentar três “peças de LEGO” que permitem construir quase todo o universo de sistemas electrónicos que nos rodeiam:
- resistências, condensadores e transístores
2 - Fornecer modelos simples para estes dispositivos
3 – Mostrar como interligando dispositivos se implementam algumas funcionalidades básicas
4 - Apresentar o projecto de sistemas integrados
Transístor: a granderevolução
do séc. XX
Desafio: im
aginaro presente
semtransístores
Manhã com a ACE
Circuitos analógicos (1h 20min):Circuitos RC simplesO transístor como amplificadorO amplificador operacional Exemplo: Oscilador de relaxação
Circuitos digitais (30 min):O transístor como interruptorLinguagens de descrição de hw eProjecto de circuitos integrados digitais
Demonstração (10 min):Medidor de distâncias com infravermelhos
Manhã com a ACE
Circuitos analógicos (1h 20min):Circuitos RC simplesO transístor como amplificador O amplificador operacional Exemplo: Oscilador de relaxação
Circuitos digitais (30 min):O transístor como interruptorLinguagens de descrição de hw eProjecto de circuitos integrados digitais
Demonstração (10 min):Medidor de distâncias com infravermelhos
Circuitos analógicos - Circuitos RC simples
Modelo para uma resistência: i = v / R
R
i
v
(lei de Ohm) i
V
Circuitos analógicos - Circuitos RC simples
Exemplo de utilização de resistências: divisor de tensão
R1
i
vout
R2
vinvout = vin R1 / (R1+R2)
Circuitos analógicos - Circuitos RC simples
Modelo para um condensador: i = C dv/dt
C
i
v
- Se v for constante, i = 0- Se i for constante então
dv/dt é constante
- Para variações rápidas de V (dependendo de C) pode ser quase um curto-circuito
-Se v for sinusoidal:
Imax = Vmax / Z
Z = 1/ (2ππππ f C)
Circuitos analógicos - Circuitos RC simples
Exemplos de utilização de condensadores:
Filtragem de tensões que se pretendem constantes
Isolamento entre tensões DC distintas (permitindo o acoplamento AC)
v2v1
AC: V2 = V1 ; DC: V2 ≠≠≠≠ V1
v2v1
AC: V2 = 0 ; DC: V2 = V1 - VR
Circuitos analógicos - Circuitos RC simples
Circuito RC - Se v for constante, i = 0 e vc = V
- No instante em que v transita de -10V para 10V:
imax = ∆∆∆∆v / R
- vc aproxima-se exponencialmente do novo valor de v
Ρ = 1 kΩ
i
vcC = 100pF
v
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Circuitos analógicos (1h 20min):Circuitos RC simplesO transístor como amplificadorO amplificador operacional Exemplo: Oscilador de relaxação
Circuitos digitais (30 min):O transístor como interruptorLinguagens de descrição de hw eProjecto de circuitos integrados digitais
Demonstração (10 min):Medidor de distâncias com infravermelhos
Circuitos analógicos – O transístor como amplificador
iD
vDSvGS
iD
VGS
i D = k (vGS – VT )2
Modelo para um transístor MOS:
Exemplo de amplificador com transístor MOS:
iD
vDDvGS
vo
R
iD
VGS
Circuitos analógicos – O transístor como amplificador
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Circuitos analógicos (1h 20min):Circuitos RC simplesO transístor como amplificador O amplificador operacionalExemplo: Oscilador de relaxação
Circuitos digitais (30 min):O transístor como interruptorLinguagens de descrição de hw eProjecto de circuitos integrados digitais
Demonstração (10 min):Medidor de distâncias com infravermelhos
Circuitos analógicos – O AMPOP
v+v- vo
-VCC
+VCC
vO
v+-v-
VCC
-VCC
v o = A (v+ – v- )
Modelo para um Amplificador Operacional (AMPOP) na zona linear:
saturação
Circuitos analógicos – O AMPOP
vR
vI
vo
-VCC
+VCC
vO
vI
VCC
-VCC
VR
AMPOP sem realimentação negativa: funcionamento na saturação (comparador)
Circuitos analógicos – O AMPOP
vI vo
-VCC
+VCC
v-
R2
R1
AMPOP com realimentação negativa: funcionamento na zona linear (amplificador)
Hipótese: zona linear
v+-v- = vO/A ≈≈≈≈ 0
v- ≈≈≈≈ v+
v- = vO R1 / (R1+R2)
v+ = vI
vO = vI (R1+R2)/R1
vO
vI
VCC
-VCC
Circuitos analógicos – O AMPOP
vI vo
-VCC
+VCC
v+
R2
R1
AMPOP com realimentação positiva: comparador com histerese
Se vO = VCC :
v+ = VCC R1 / (R1+R2)
vO manter-se-á VCCenquanto:
vI < v+
vO
vI
VCC
-VCC
v+
Circuitos analógicos – O AMPOP
vI vo
-VCC
+VCC
v'+R2
R1
AMPOP com realimentação positiva: comparador com histerese
Se vO = -VCC :
v´+ = -VCC R1 / (R1+R2)
vO manter-se-á -VCCenquanto:
vI > v´+
vO
vI
VCC
-VCC
v+v´+
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Demonstração (10 min):Medidor de distâncias com infravermelhos
Circuitos analógicos – Oscilador
vI vo
-VCC
+VCC
v+
R2
R1
R3
C1
Comparador com histerese + circuito RC vO
vI
VCC
-VCC
v+v´+
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Circuitos analógicos (1h 20min):Circuitos RC simplesO transístor como amplificador O amplificador operacional Exemplo: Oscilador de relaxação
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Demonstração (10 min):Medidor de distâncias com infravermelhos
Circuitos digitais – O transístor como interruptor
Tecnologia CMOS: inversor
Circuitos digitais – O transístor como interruptor
Tecnologia CMOS: NAND
Circuitos digitais – O transístor como interruptor
Tecnologia CMOS - layout: inversor
Circuitos digitais – O transístor como interruptor
Tecnologia CMOS - layout: NAND
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Circuitos analógicos (1h 20min):Circuitos RC simplesO transístor como amplificador O amplificador operacional Exemplo: Oscilador de relaxação
Circuitos digitais (30 min):O transístor como interruptorLinguagens de descrição de hw eProjecto de circuitos integrados digitais
Demonstração (10 min):Medidor de distâncias com infravermelhos
Fluxo de projecto de coresdigitais
Sín tese :- do c ircu ito e
- do teste
R ep resen taçãológ ica
Im p lem en tação fís ica +op tim ização tem po ra l
Layou t
S im u lação parava lidação do
p ro jec to
R equ is itos deF unc iona lidade e
po tência
V a lidação
LS AA T P G
vec to resde te rm in ís ticos
vec to respa ra teste
de p rodução
R ep resen taçãoR T L
T estefunciona l
V ec to res parava lidação
D R C , E R C
G eração darepresen tação
abs trac t
G e ração darep resen tação
sym bo l
b ib lio teca de co res
beginif ((fu1 | fu2 | fu3 | fu4))begincase (coda0)
S0 :begin
grant = 4'b1000;end
S1 :begin
grant = 4'b0100;end
S2 :begin
grant = 4'b0010;end
....
Fluxo de projecto de coresdigitais
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- do teste
R ep resen taçãológ ica
Im p lem en tação fís ica +op tim ização tem po ra l
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D R C , E R C
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D R C , E R C
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Im p lem en tação fís ica +op tim ização tem po ra l
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D R C , E R C
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b ib lio teca de co res
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Im p lem en tação fís ica +op tim ização tem po ra l
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Im p lem en tação fís ica +op tim ização tem po ra l
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b ib lio teca de co res
Fluxo de projecto de coresdigitais
Sín tese :- do c ircu ito e
- do teste
R ep resen taçãológ ica
Im p lem en tação fís ica +op tim ização tem po ra l
Layou t
S im u lação parava lidação do
p ro jec to
R equ is itos deF unc iona lidade e
po tência
V a lidação
LS AA T P G
vec to resde te rm in ís ticos
vec to respa ra teste
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R ep resen taçãoR T L
T estefunciona l
V ec to res parava lidação
D R C , E R C
G eração darepresen tação
abs trac t
G e ração darep resen tação
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b ib lio teca de co res
Manhã com a ACE
Circuitos analógicos (1h 20min):Circuitos RC simplesO transístor como amplificador O amplificador operacionalExemplo: Oscilador de relaxação
Circuitos digitais (30 min):O transístor como interruptorLinguagens de descrição de hwProjecto de circuitos integrados digitais
Demonstração (10 min):Medidor de distâncias com infravermelhos