Informació general


  • Tipus d'assignatura: Obligatòria
  • Coordinador: Julián Horrillo Tello
  • Trimestre: 2
  • Crèdits: 4
  • Professorat:

Idiomes d'impartició


  • Català

Descripció


Introducció a l’Electrònica Digital amb components discrets (portes lògiques i circuits integrats combinacionals, aritmètics i seqüencials). La teoria s’orienta al muntatge pràctic de circuits digitals. S’expliquen també els conceptes elementals d’aritmètica binària, que seran ampliats en assignatures posteriors. Es presenten els circuits programables.

Resultats d'aprenentatge


A nivell general, aquesta assignatura contribueix als següents resultats d'aprenentatge especificats per la matèria a què pertany:

- Conèixer, entendre i utilitzar els principis dels components i sistemes electrònics.

- Realitzar mesures en sistemes elèctrics i circuits electrònics.

- Redactar textos amb l'estructura adequada als objectius de comunicació. Presentar el text a un públic amb les estratègies i els mitjans adequats.

- Conèixer i posar en pràctica la manera i la dinàmica del treball en equip.

- Identificar les pròpies necessitats d'informació i utilitzar les col·leccions, els espais i els serveis disponibles per a dissenyar i executar cerques adequades a l'àmbit temàtic.

- Dur a terme els treballs encarregats a partir de les orientacions bàsiques donades pel professor, decidint el temps que cal utilitzar en cada apartat, incloent aportacions personals i ampliant les fonts d'informació indicades.

- Conèixer una tercera llengua amb un nivell adequat, tant de forma oral com escrita.

A un nivell més concret, en acabar l'assignatura l'estudiant ha de ser capaç de:

- Deduir la funció de circuits digitals amb portes lògiques.

- Dissenyar circuits digitals que implementin funcions lògiques senzilles.

- Construir aquests circuits amb components digitals discrets i comprovar el seu funcionament.

- Simplificar funcions lògiques.

- Analitzar i sintetitzar circuits combinacionals amb portes, comparadors, codificadors, multiplexors i descodificadors/demultiplexors.

- Convertir dades numèriques entre diferents sistemes de numeració.

- Explicar la funció dels principals circuits aritmètics que operen sobre nombres naturals en binari i nombres enters en complement a dos.

- Explicar la funció, i obtenir el cronograma, dels principals circuits seqüencials.

- Descriure l’estructura d’un circuit programable.

Metodologia de treball


L'assignatura consta de tres hores setmanals de classes presencials a l'aula i dues hores quinzenals de pràctiques de laboratori.

A l'aula s'aniran alternant l'exposició dels conceptes teòrics, la resolució d'exercicis i exemples d'aplicació per part del professor, i ocasionalment, la resolució col·laborativa i exposició a la pissarra d'algun exercici per part dels estudiants.

Al laboratori els estudiants, en grups de dos o tres, realitzaran experiments relacionats amb els continguts de l'assignatura.

Els estudiants hauran de dedicar un temps addicional, no presencial, a la resolució d'exercicis, elaboració d'informes de les pràctiques de laboratori i preparació de les proves escrites.

Continguts


1. Funcions lògiques.

Descripció

Portes lògiques. Cronogrames.

Circuits integrats TTL i CMOS. Retards, tensió d’alimentació, consum, nivells lògics, fan-out, fan-in.

Àlgebra de Boole. Lleis de De Morgan.

Simplificació de funcions lògiques. Condicions irrellevants.

Activitats vinculades

Primera prova parcial.

Resolució d’exercicis.

Pràctiques de laboratori.

 

2. Circuits combinacionals.

Descripció

Comparador, descodificador, codificador, multiplexor, demultiplexor.

Generació de funcions lògiques amb descodificadors i multiplexors.

Activitats vinculades

Primera prova parcial.

Resolució d’exercicis.

Pràctiques de laboratori.

 

3. Circuits aritmètics.

Descripció

Sistemes de numeració binari, octal, decimal i hexadecimal. Conversió entre sistemes.

Representació de nombres amb signe: signe-magnitud, complement a 1, complement a 2.

Representació de nombres en coma flotant: IEEE-754.

Operacions amb nombres naturals i enters. Carry i overflow.

Codis BCD i Gray.

Convertidor de codi. Supressió de zeros inicials i finals.

Codis detectors i correctors d’errors. Bit de paritat.

Circuits aritmètics. Semisumador, sumador i restador.

Generació del carry de sortida. Carry en sèrie i carry anticipat.

Activitats vinculades

Segona prova parcial.

Resolució d’exercicis.

Pràctiques de laboratori.

 

4. Circuits seqüencials.

Descripció

Circuits multivibradors.

Biestable sensible al nivell. Latch SR amb portes NOR o NAND.

Eliminació de rebots.

Biestable disparat per flanc. Flip-flops D, JK i T.

Entrades d’habilitació, de rellotge, i asincròniques.

Biestable disparat per pols. Master-slave.

Temps de retard, establiment i manteniment.

Monostable. Astable. Temporitzador integrat 555.

Registres de memòria i de desplaçament. Entrades i sortides en sèrie i en paral·lel.

Comptadors asincrònics ascendent i descendent. Divisor de freqüència. Comptador binari i decimal.

Comptador sincrònic. Comptador integrat.

Comptador Johnson. Comptador d’anell.

Activitats vinculades

Segona prova parcial.

Resolució d’exercicis.

 

5. Circuits programables.

Descripció

SPLD, PAL, GAL, CPLD, FPGA.

Matrius de portes, interconnexions, entrada/sortida.

Tecnologies de programació. Fusible, antifusible, EPROM, SRAM.

Procés de programació. VHDL.

Lògica d’exploració de contorn.

Activitats vinculades

Segona prova parcial.

 

Activitats d'aprenentatge


1. Primera prova parcial.

Descripció general

Prova escrita d’avaluació dels continguts desenvolupats a la primera meitat del curs.

Material de suport

Enunciat de la prova.

Lliurable i vincles amb l’avaluació

Resolució de la prova.

La qualificació representa un 35% de la nota del curs.

Objectius específics

Explicar conceptes teòrics corresponents a la primera meitat del curs.

Resoldre exercicis corresponents a la primera meitat del curs.

 

2. Segona prova parcial.

Descripció general

Prova escrita d’avaluació dels continguts desenvolupats a la segona meitat del curs.

Material de suport

Enunciat de la prova.

Lliurable i vincles amb l’avaluació

Resolució de la prova.

La qualificació representa un 35% de la nota del curs.

Objectius específics

Explicar conceptes teòrics corresponents a la segona meitat del curs.

Resoldre exercicis corresponents a la segona meitat del curs.

 

3. Resolució d’exercicis.

Descripció general

Caldrà resoldre alguns dels exercicis proposats.

Material de suport

Col·lecció d’exercicis.

Apunts, llibres, característiques de components i altre material de suport.

Lliurable i vincles amb l’avaluació

Generalment aquests exercicis s'hauran de resoldre fora de l'aula. Algun d'ells serà resolt pels estudiants dins de l'aula, de forma col·laborativa en grups de dos o tres estudiants, i exposat a la pissarra.

Aquesta activitat no contribuirà directament a la nota del curs. Tanmateix, la seva realització serà molt útil per a la preparació de les proves escrites.

Objectius específics

Resoldre exercicis relacionats amb els continguts de l'assignatura.

 

4. Característiques elèctriques dels circuits digitals. Pràctica de laboratori.

Descripció general

Muntar circuits al laboratori amb components discrets, relacionats amb els continguts de  l’assignatura, segons un guió proporcionat pel professor. Detectar i corregir els possibles errors de muntatge, i comprovar el seu correcte funcionament. Contestar unes qüestions prèvies i redactar un informe posterior explicant el funcionament dels circuits.

Material de suport

Guions de les pràctiques proporcionats pel professor.

Lliurable i vincles amb l’avaluació

Qüestions prèvies i informes de les pràctiques.

La qualificació de les pràctiques representarà un 30% de la nota del curs

Objectius específics

Comparar el comportament de les dues tecnologies principals utilitzades en dispositius digitals, la tecnologia bipolar TTL i la tecnologia CMOS.

Conèixer els possibles efectes que implica deixar entrades no connectades, “a l’aire”.

Verificar el funcionament del preselector BCD per generar les variables d’entrada i dels díodes LED per visualitzar les sortides.

Muntar un circuit senzill amb portes lògiques sobre protoboard i comprovar el seu funcionament.

 

5. Disseny de circuits combinacionals. Pràctica de laboratori.

Descripció general

Muntar circuits al laboratori amb components discrets, relacionats amb els continguts de  l’assignatura, segons un guió proporcionat pel professor. Detectar i corregir els possibles errors de muntatge, i comprovar el seu correcte funcionament. Contestar unes qüestions prèvies i redactar un informe posterior explicant el funcionament dels circuits.

Material de suport

Guions de les pràctiques proporcionats pel professor.

Lliurable i vincles amb l’avaluació

Qüestions prèvies i informes de les pràctiques.

La qualificació de les pràctiques representarà un 30% de la nota del curs

Objectius específics

Practicar la simplificació de funcions lògiques utilitzant el mètode de Karnaugh.

Transformar un circuit amb estructura AND-OR en un altre amb estructura NAND-NAND. Adaptar-lo a portes de només dues entrades.

Aplicar els teoremes de De Morgan i altres lleis de l’àlgebra de Boole per a simplificar una funció lògica.

Practicar el muntatge dels circuits sobre protoboard i comprovar el seu funcionament.

 

6. Multiplexor i descodificador/demultiplexor. Pràctica de laboratori.

Descripció general

Muntar circuits al laboratori amb components discrets, relacionats amb els continguts de  l’assignatura, segons un guió proporcionat pel professor. Detectar i corregir els possibles errors de muntatge, i comprovar el seu correcte funcionament. Contestar unes qüestions prèvies i redactar un informe posterior explicant el funcionament dels circuits.

Material de suport

Guions de les pràctiques proporcionats pel professor.

Lliurable i vincles amb l’avaluació

Qüestions prèvies i informes de les pràctiques.

La qualificació de les pràctiques representarà un 30% de la nota del curs

Objectius específics

Generar una funció lògica amb un multiplexor.

Generar una funció lògica amb un descodificador/demultiplexor.

Observar l’efecte de les sortides a nivell baix.

 

7. Circuits aritmètics. Sumador/restador. Pràctica de laboratori.

Descripció general

Muntar circuits al laboratori amb components discrets, relacionats amb els continguts de  l’assignatura, segons un guió proporcionat pel professor. Detectar i corregir els possibles errors de muntatge, i comprovar el seu correcte funcionament. Contestar unes qüestions prèvies i redactar un informe posterior explicant el funcionament dels circuits.

Material de suport

Guions de les pràctiques proporcionats pel professor.

Lliurable i vincles amb l’avaluació

Qüestions prèvies i informes de les pràctiques.

La qualificació de les pràctiques representarà un 30% de la nota del curs

Objectius específics

Muntar un sumador/restador en complement a 2.

Fer l’extensió de signe per a nombres de més bits.

Comprovar el rang de valors i els desbordaments.

 

Sistema d'avaluació


La qualificació final serà la mitjana ponderada de les qualificacions de les activitats avaluables:

Primera prova parcial: 35%

Segona prova parcial: 35%

Pràctiques de laboratori: 30%

Examen de recuperació: 70%

Hi haurà una primera prova parcial a meitat de curs i una segona prova parcial a final de curs.

Per als estudiants que no superin l’avaluació durant el curs, es mantindrà el 30% de la qualificació de pràctiques, i es farà un examen de recuperació global que valdrà el 70% de la nota.

L’examen de recuperació podrà servir per a aprovar l’assignatura amb un 5 de nota final, però no per a obtenir una nota superior a 5.

Bibliografia


Bàsica

Floyd. Fundamentos de sistemas digitales. Pearson, 2006. ISBN 9788483220856.


Complementària

Gajski. Principios de diseño digital. Prentice Hall, 1997. ISBN 84-8322-004-0.

Hayes. Introducción al diseño lógico digital. Addison-Wesley, 1996. ISBN 0-201-62590-3.