66.17. Sistemas Digitales

1. Problemática del diseño digital. HDL como solución a estos problemas. VHDL: origen y razones de su existencia. Introducción mediante el ejemplo de un diseño de un contador de 2 bits. Relación entidad de diseño con el encapsulado, el tipo como transporte de la información, arquitectura con el diagrama en bloque, señal con nodos de interconexión. Modo de comportamiento: decripción de un circuito en base a su comportamiento, lista de sensiblidad. Encadenado. Entidad de simulación. Modo de comportamiento: suspención de un proceso, sentencia wait. Descripción de un karnaugh con if-then-else. Especificación de un secuencial utilizando la sentencia case.
2. Conjunto de señales como un arreglo unidimensional. Variable utilizada como auxiliar en la descripción por comportamiento. Instrucción loop: forma general, ejemplo de una compuerta and, instrucciones next y exit.

Instrucciones concurrentes, process, diseño top-down, instrucción block, instanciación de componentes, intrucción generate, ejemplo de un registro de desplazamiento. Declararación de tipos: enumeración, rangos discretos: enteros, rangos continuos, real, tipos físico, tipos compuestos: estructura y arreglos: con rango fijo y rango abierto. tipos predefinidos, Forma general de la entidad de diseño: Generic como forma de pasar parámetros a la entidad. Ejemplo : descripción completa de un registro de desplazamiento con un parámetro indicando la cantidad de retardos. Funciones: declaración , encabezado, firma, instrucción, return.

1. Procedimientos. Modos: in, out e inout. Operadores lógicos: and, or, xor, nand, nor. Operadores aritméticos: +,-,*,/,. Paquete y cuerpo del paquete. Declaración y uso de bibliotecas, paquetes y componentes. Retardos: inerciales para compuertas y de transporte para líneas de transmisión, ejemplos de uso. Forma de onda, elemento de forma de onda, driver de una señal, transacciones, eventos. Ejemplos de una compuerta and. Regla de simulación para circuitos inerciales. - Ejemplos de equivalencia entre process y asignación de señales. Regla completa para simulación de señales, ejemplos de reloj. Función de resolución: necesidad: lógica cableada, 1 fuerte 0 débil, firma. Declaración de señales resueltas. Subtipo para señales resueltas. Asignación de señales concurrentes: asignación condicional, equivalencia con el if. Asignación de señal seleccionada, equivalencia con el case. Case. Paquetes: encabezado y cuerpo del paquete. Bibliotecas: uso, acceso a sus componentes. Atributos de los objetos: ’RANGE, ’LOW, ’HIGH, ’LEFT, ’RIGHT, ’EVENT. Ejemplo: Descripción de un contador de N bits con modelo de comportamiento usando variables y atributos. - Amplificadores con varios dispositivos activos de bajo nivel de potencia**: Amplificadores con acoplamiento R-C y directo. Puntos de reposo. Circuitos con fuente única y doble. Amplificadores con varios transistores (multietapa) con acople directo utilizando transistores complementarios – NPN y PNP en bipolares; NMOSFET y PMOSFET (CMOS) en MOSFET y canales N y P en JFET -. Circuitos con acople directo de distintos tipos de transistores –TBJ; JFET y MOSFET -. Configuraciones básicas con dos transistores, a partir de las tres configuraciones del transistor. Determinación de sus parámetros característicos. Análisis comparativo. Justificación de cuáles combinaciones de dos transistores son más utilizadas. Circuitos amplificadores. Determinación de sus parámetros característicos a frecuencias medias. Respuesta en baja y alta frecuencia de circuitos amplificadores. Solución exacta y aproximada. Justificación del uso del método de las constantes de tiempo para la determinación aproximada de las frecuencias de corte inferior y superior. Determinación de las constantes de tiempo asociadas con cada capacidad del circuito de acuerdo al método de las constantes de tiempo. Determinación de las constantes de tiempo asociadas a cada nodo de un circuito por aplicación del método de las constantes de tiempo. Diagramas de Bode aproximados y completos. Polo dominante. Simulación con PSPICE de circuitos amplificadores de más de un transistor en problemas de verificación y diseño.
2. Modo puertos: in, out, buffer e inout. Declaración de configuración. Biblioteca IEEE, paquetes std_logic_1164. Tipos std_logic, std_logic_vector, std_logic_arith, std_logic_unsigned y std_logic_signed. Dimensión de arreglos mediante una constante en los puertos de una entidad. Diagrama básico de relación de las instrucciones. Lógica discreta. Ejemplo de una hoja de datos, tensión de alimentación, niveles lógicos, tiempos de propagación.
3. PLD, CPLD, FPGA.
4. Suma, multiplicación, división, CORDIC, ejemplos.
5. Multiplicador / Divisor con restauración y sin restauración, números enteros. Multiplicación de números con un solo operando signado. Multiplicación de números signados: Algoritmo de Booth. Unidad de punto flotante.
6. Cálculo de las funciones seno, coseno, arcocoseno, arcotangente, e hiperbólicas. Cálculo del logaritmo natural.
7. FFT radix-2.
8. FFT radix-2^2.
9. RISC.
10. RISC 16/32.