Universitatea TRANSILVANUA din

Brașov

28.01.2013

1(C) 2013 DanNicula.ro

Univ

ers

itate

a T

RA

NS

ILV

AN

IA d

in B

raşov,

Cate

dra

de E

lectr

on

ică ş

i C

alc

ula

toare

-E

lectr

on

ică D

igita

lă,

2013

1Electronică Digitală – (C) 2013 Dan NICULA

ELECTRONICĂDIGITALĂ

Dan NICULA

Universitatea TRANSILVANIA din Braşov

Departamentul de Electronică şi Calculatoare

www.DanNicula.ro/ed

E-mail dan.nicula@unitbv.ro

URL www.DanNicula.ro

Univ

ers

itate

a T

RA

NS

ILV

AN

IA d

in B

raşov,

Cate

dra

de E

lectr

on

ică ş

i C

alc

ula

toare

-E

lectr

on

ică D

igita

lă,

2013

2Electronică Digitală – (C) 2013 Dan NICULA

Informaţii administrative

• Sem. 4 (anul 2):

– 4 Curs + 2 Seminar [orar/săli], 5 credite

• Sem. 5 (anul 3):

– 2 Laborator

• Specializări:

– Electronică Aplicată + Telecomunicaţii

• Legături cu alte cursuri:

– Microprocesoare şi microcontrollere

– Arhitectura şi organizarea calculatoarelor

– Proiectarea circuitelor integrate

Universitatea TRANSILVANUA din

Brașov

28.01.2013

2(C) 2013 DanNicula.ro

Univ

ers

itate

a T

RA

NS

ILV

AN

IA d

in B

raşov,

Cate

dra

de E

lectr

on

ică ş

i C

alc

ula

toare

-E

lectr

on

ică D

igita

lă,

2013

3Electronică Digitală – (C) 2013 Dan NICULA

Pagina de prezentare curs: DanNicula.ro/edU

niv

ers

itate

a T

RA

NS

ILV

AN

IA d

in B

raşov,

Cate

dra

de E

lectr

on

ică ş

i C

alc

ula

toare

-E

lectr

on

ică D

igita

lă,

2013

4Electronică Digitală – (C) 2013 Dan NICULA

Evaluare

Universitatea TRANSILVANUA din

Brașov

28.01.2013

3(C) 2013 DanNicula.ro

Univ

ers

itate

a T

RA

NS

ILV

AN

IA d

in B

raşov,

Cate

dra

de E

lectr

on

ică ş

i C

alc

ula

toare

-E

lectr

on

ică D

igita

lă,

2013

5Electronică Digitală – (C) 2013 Dan NICULA

A T E N Ţ I O N Ă R I

• Slide-urile nu sunt “suport de curs”. Slide-urile sunt “suport pentru

prelegeri”.

– Luaţi notiţe în timpul cursului. Notiţele proprii sunt cea mai utilă resursă

pentru pregatirea examenului.

– Rezolvaţi probleme publicate în cărţile recomandate la bibliografie şi alte

cărţi cu acelaşi subiect.

• Se recomandă alocarea unui timp de studiu în timpul semestrului.

– Acordaţi disciplinei minim 30 minute săptămânal.

• Subiectele de examen sunt originale. Pentru rezolvare este

necesară experienţă dobandită prin exerciţiu şi învătare.

– Nu pierdeţi timpul cu realizarea materialelor folosite în scop de copiere.

Folosiţi timpul pentru exerciţii diverse.

• Puteți acumula 3 puncte din 10 înainte de examen.

• Fiţi activi!eseu

Univ

ers

itate

a T

RA

NS

ILV

AN

IA d

in B

raşov,

Cate

dra

de E

lectr

on

ică ş

i C

alc

ula

toare

-E

lectr

on

ică D

igita

lă,

2013

6Electronică Digitală – (C) 2013 Dan NICULA

Capitole

0. Introducere în lumea digitalăI. Suportul logic al Electronicii Digitale (ED)

II. Proiectarea Circuitelor Logice Combinaţionale (CLC)

III. Proiectarea Circuitelor Logice Secvenţiale (CLS)

IV. Proiectarea Circuitelor Integrate Digitale (CID)

Universitatea TRANSILVANUA din

Brașov

28.01.2013

4(C) 2013 DanNicula.ro

Univ

ers

itate

a T

RA

NS

ILV

AN

IA d

in B

raşov,

Cate

dra

de E

lectr

on

ică ş

i C

alc

ula

toare

-E

lectr

on

ică D

igita

lă,

2013

7Electronică Digitală – (C) 2013 Dan NICULA

Bibliografie

• G. Toacşe, D. Nicula Electronică Digitală Dispozitive, Circuite, Proiectare(I), Verilog HDL(II), ISBN 973-31-2270-X, 973-31-2268-8

Ed. Tehnică, 2005. [III 19116]

• Dan Nicula, ELECTRONICĂ DIGITALĂ - Carte de învățătură,

Editura Universității Transilvania din Brașov, 2012, ISBN 978-606-19-

0086-2 [CD.508], DanNicula.ro/ed_ci

• B. Wilkinson Electronică Digitală Bazele proiectării, Ed. Teora,

ISBN 973-20-0296-4 2002, [III 17879]

• R.S. Sandige Digital Design Essentials, ISBN 0-201-47689-4,

Prentice Hall, 2002

• M. Morris Mano, C. R. Kime Logic and Computer Design

Fundamentals, 3/E. ISBN: 0-13-140539-X, Prentice Hall, 2004,

Companion web site

• M. Morris Mano Digital Design, 3/E. ISBN: 0-13-062121-8, Prentice

Hall, 2002 Companion web site

Univ

ers

itate

a T

RA

NS

ILV

AN

IA d

in B

raşov,

Cate

dra

de E

lectr

on

ică ş

i C

alc

ula

toare

-E

lectr

on

ică D

igita

lă,

2013

8Electronică Digitală – (C) 2013 Dan NICULA

Bibliografie

Universitatea TRANSILVANUA din

Brașov

28.01.2013

5(C) 2013 DanNicula.ro

Univ

ers

itate

a T

RA

NS

ILV

AN

IA d

in B

raşov,

Cate

dra

de E

lectr

on

ică ş

i C

alc

ula

toare

-E

lectr

on

ică D

igita

lă,

2013

9Electronică Digitală – (C) 2013 Dan NICULA

BibliografieU

niv

ers

itate

a T

RA

NS

ILV

AN

IA d

in B

raşov,

Cate

dra

de E

lectr

on

ică ş

i C

alc

ula

toare

-E

lectr

on

ică D

igita

lă,

2013

10Electronică Digitală – (C) 2013 Dan NICULA

Laborator (anul 3, semestrul 1)

Universitatea TRANSILVANUA din

Brașov

28.01.2013

6(C) 2013 DanNicula.ro

Univ

ers

itate

a T

RA

NS

ILV

AN

IA d

in B

raşov,

Cate

dra

de E

lectr

on

ică ş

i C

alc

ula

toare

-E

lectr

on

ică D

igita

lă,

2013

11Electronică Digitală – (C) 2013 Dan NICULA

Recomandare

• How it’s made?

• How do they do it?

Univ

ers

itate

a T

RA

NS

ILV

AN

IA d

in B

raşov,

Cate

dra

de E

lectr

on

ică ş

i C

alc

ula

toare

-E

lectr

on

ică D

igita

lă,

2013

12Electronică Digitală – (C) 2013 Dan NICULA

0. Introducere în lumea digitală

• De ce “Electronică digitală”?

– Control

– Calcul

• Digital/Analogic, Discret/Continuu

• Limbaje de descriere hardware (HDL - Hardware Description

Languages)

Universitatea TRANSILVANUA din

Brașov

28.01.2013

7(C) 2013 DanNicula.ro

Univ

ers

itate

a T

RA

NS

ILV

AN

IA d

in B

raşov,

Cate

dra

de E

lectr

on

ică ş

i C

alc

ula

toare

-E

lectr

on

ică D

igita

lă,

2013

13Electronică Digitală – (C) 2013 Dan NICULA

I. Suportul logic al Electronicii Digitale

• Reprezentarea numerelor. Sisteme de numeraţie. Coduri

• Aritmetică binară– Reprezentarea numerelor întregi

– Adunarea/scăderea numerelor binare

• Algebra Booleană– Axiome şi teoreme

– Funcţii logice

Univ

ers

itate

a T

RA

NS

ILV

AN

IA d

in B

raşov,

Cate

dra

de E

lectr

on

ică ş

i C

alc

ula

toare

-E

lectr

on

ică D

igita

lă,

2013

14Electronică Digitală – (C) 2013 Dan NICULA

II. Proiectarea Circuitelor Logice

Combinaţionale• Reprezentarea circuitelor combinaţionale

– Tabele de adevăr

– Forme canonice/standard

– Diagrame V-K. Minimizarea funcţiilor logice

• Analiza CLC

– Porţi logice

– Hazard combinaţional

• Sinteza CLC

• CLC particulare

– Codificator/decodificator

– Multiplexor/demultiplexor

– Sumator/scăzator

– Comparator

– Memoria ROM

– Dispozitive programabile

– ALU/Multiplicator

• Aplicaţii cu CLC

Universitatea TRANSILVANUA din

Brașov

28.01.2013

8(C) 2013 DanNicula.ro

Univ

ers

itate

a T

RA

NS

ILV

AN

IA d

in B

raşov,

Cate

dra

de E

lectr

on

ică ş

i C

alc

ula

toare

-E

lectr

on

ică D

igita

lă,

2013

15Electronică Digitală – (C) 2013 Dan NICULA

III. Proiectarea Circuitelor Logice

Secvenţiale• Circuite logice secvenţiale

– Structură– Clasificare (Mealy, Moore)

• Circuite “cu memorie”

• Automate sincrone

– Reprezentare (organigramă, graf de tranziţii, tabel ASM)

– Codificarea stărilor

– Diagrame temporale

– Power-on reset (POR)

– Model HDL

• Analiza CLS

• Sinteza CLS

• CLS particulare

– Registre

– Numărătoare

– Modelare HDL

– Memoria RAM (porţi în 3 stări)

– Dispozitive programabile

• Aplicaţii cu CLS: exemple de proiectare

Univ

ers

itate

a T

RA

NS

ILV

AN

IA d

in B

raşov,

Cate

dra

de E

lectr

on

ică ş

i C

alc

ula

toare

-E

lectr

on

ică D

igita

lă,

2013

16Electronică Digitală – (C) 2013 Dan NICULA

IV. Proiectarea Circuitelor Integrate Digitale

• Tehnologii de realizare a CID

– CMOS

• Poarta de transmisiune

• Inversor

• Porţi logice

• Bistabile

– TTL

• Poarta open-collector

– Alte tehnologii

• Metodologia de proiectare top-down

• HDL Verilog

• Structuri de memorii

• Aplicaţii de proiectare

– De la schemă la HDL

– De la HDL la schemă

Universitatea TRANSILVANUA din

Brașov

28.01.2013

9(C) 2013 DanNicula.ro

Univ

ers

itate

a T

RA

NS

ILV

AN

IA d

in B

raşov,

Cate

dra

de E

lectr

on

ică ş

i C

alc

ula

toare

-E

lectr

on

ică D

igita

lă,

2013

17Electronică Digitală – (C) 2013 Dan NICULA

StartU

niv

ers

itate

a T

RA

NS

ILV

AN

IA d

in B

raşov,

Cate

dra

de E

lectr

on

ică ş

i C

alc

ula

toare

-E

lectr

on

ică D

igita

lă,

2013

18Electronică Digitală – (C) 2013 Dan NICULA

Capitole

0. Introducere în lumea digitalăI. Suportul logic al Electronicii Digitale (ED)

II. Proiectarea Circuitelor Logice Combinaţionale (CLC)

III. Proiectarea Circuitelor Logice Secvenţiale (CLS)

IV. Proiectarea Circuitelor Integrate Digitale (CID)

Universitatea TRANSILVANUA din

Brașov

28.01.2013

10(C) 2013 DanNicula.ro

Univ

ers

itate

a T

RA

NS

ILV

AN

IA d

in B

raşov,

Cate

dra

de E

lectr

on

ică ş

i C

alc

ula

toare

-E

lectr

on

ică D

igita

lă,

2013

19Electronică Digitală – (C) 2013 Dan NICULA

0. Introducere în lumea digitală

• 0.1 De ce “Electronică digitală”?

– 90% din piaţa de circuite integrate sunt digitale

– Legea lui Moore: “Numărul de elemente de comutare integrate dintr-un

circuit se dublează la aproximativ 1.5-2 ani.”

– Esenţa realizării calculatoarelor

Univ

ers

itate

a T

RA

NS

ILV

AN

IA d

in B

raşov,

Cate

dra

de E

lectr

on

ică ş

i C

alc

ula

toare

-E

lectr

on

ică D

igita

lă,

2013

20Electronică Digitală – (C) 2013 Dan NICULA

Gordon Moore - fondator şi CEO Intel

• Gordon Moore

• Andy Grove

• Robert Noyce

eseu

Universitatea TRANSILVANUA din

Brașov

28.01.2013

11(C) 2013 DanNicula.ro

Univ

ers

itate

a T

RA

NS

ILV

AN

IA d

in B

raşov,

Cate

dra

de E

lectr

on

ică ş

i C

alc

ula

toare

-E

lectr

on

ică D

igita

lă,

2013

21Electronică Digitală – (C) 2013 Dan NICULA

0.2 Digital/Analogic, Discret/Continuu

• Informaţie: densitate, relevanţă, corelaţie

• Compactare/stocare/restaurare

• Semnale. Imunitate la zgomot

Analogic

Digital Asincron

Digital Sincron

Timp

Continuu în valoare şi

timp

Discret în valoare,

continuu în timp

Discret în valoare,

discret în timp

Univ

ers

itate

a T

RA

NS

ILV

AN

IA d

in B

raşov,

Cate

dra

de E

lectr

on

ică ş

i C

alc

ula

toare

-E

lectr

on

ică D

igita

lă,

2013

22Electronică Digitală – (C) 2013 Dan NICULA

0.3 Limbaje de descriere hardware

(HDL - Hardware Description Languages)

• VHDL şi Verilog

• Gestionarea complexităţii

• Modelare şi simulare

• Suport pentru metodologia de proiectare

• Istoria HDL eseu

Universitatea TRANSILVANUA din

Brașov

28.01.2013

12(C) 2013 DanNicula.ro

Univ

ers

itate

a T

RA

NS

ILV

AN

IA d

in B

raşov,

Cate

dra

de E

lectr

on

ică ş

i C

alc

ula

toare

-E

lectr

on

ică D

igita

lă,

2013

23Electronică Digitală – (C) 2013 Dan NICULA

Ce reprezintă schema?U

niv

ers

itate

a T

RA

NS

ILV

AN

IA d

in B

raşov,

Cate

dra

de E

lectr

on

ică ş

i C

alc

ula

toare

-E

lectr

on

ică D

igita

lă,

2013

24Electronică Digitală – (C) 2013 Dan NICULA

Diagrame temporale

Universitatea TRANSILVANUA din

Brașov

28.01.2013

13(C) 2013 DanNicula.ro

Univ

ers

itate

a T

RA

NS

ILV

AN

IA d

in B

raşov,

Cate

dra

de E

lectr

on

ică ş

i C

alc

ula

toare

-E

lectr

on

ică D

igita

lă,

2013

25Electronică Digitală – (C) 2013 Dan NICULA

Model HDL (Verilog)U

niv

ers

itate

a T

RA

NS

ILV

AN

IA d

in B

raşov,

Cate

dra

de E

lectr

on

ică ş

i C

alc

ula

toare

-E

lectr

on

ică D

igita

lă,

2013

26Electronică Digitală – (C) 2013 Dan NICULA

Simulare

Universitatea TRANSILVANUA din

Brașov

28.01.2013

14(C) 2013 DanNicula.ro

Univ

ers

itate

a T

RA

NS

ILV

AN

IA d

in B

raşov,

Cate

dra

de E

lectr

on

ică ş

i C

alc

ula

toare

-E

lectr

on

ică D

igita

lă,

2013

27

V-am pierdut pe drum?

Electronică Digitală – (C) 2013 Dan NICULA

Univ

ers

itate

a T

RA

NS

ILV

AN

IA d

in B

raşov,

Cate

dra

de E

lectr

on

ică ş

i C

alc

ula

toare

-E

lectr

on

ică D

igita

lă,

2013

28

Testarea cunoștințelor

Electronică Digitală – (C) 2013 Dan NICULA