Programa del curso. Diseño de Circuitos Digitales. CI-1210.
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- José Antonio Parra Araya
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1 Profesor: M. Sc. Sanders Pacheco Araya. Teléfono: Oficina Programa del curso. Diseño de Circuitos Digitales. CI Horario: L J 15:05 a 16:45 horas Aula: 306 Grupo: 01 Dirección del contenido del curso: Objetivos generales. 1. Conocer los conceptos fundamentales de la lógica digital y los elementos que esta involucra. 2. Comprender el funcionamiento de los sistemas digitales. 3. Conocer la arquitectura básica de un computador. Objetivos específicos: 1. Utilizar los códigos de representación de datos y el Álgebra de Boole como herramienta en el análisis y diseño de sistemas digitales combinacionales. 2. Analizar y diseñar circuitos secuenciales simples. 3. Aprender los fundamentos de la microprogramación, aplicada al diseño de computadores. 4. Construir circuitos digitales combinacionales y secuenciales por medio de prácticas de laboratorio. 5. Conocer el diseño de un CPU sencillo y su lenguaje ensamblador. Contenido temático. 1. Historia de la Computación y de los Circuitos Digitales. 2. Conceptos básicos de electricidad. a) Teoría Atómica i. El descubrimiento de la electricidad ii. El átomo de BHOR iii. Iones iv. Niveles de Energía v. Conductividad 3. Electroestática a) Concepto y Unidades de Carga Eléctrica b) Ley de Coulomb c) Campo Electroestático d) Potencial y Diferencial de Potencial Página 1 de 7 Profesor: M. Sc. Sanders A. Pacheco Araya. II - Semestre, 2009
2 4. Electrodinámica a) Corriente Eléctrica b) Ley de Ohm c) Resistores d) Resistores variables e) Resistores especiales f) Limitaciones de los resistores g) Valores comerciales h) Conductancia i) Código de colores j) Asociación de Resistencias k) Resistencias de Absorción l) Divisor de Tensión m) Divisor de corriente n) Puente de Wheatstone o) Ley de Kirchoff p) Energía y potencial eléctrica q) Potencia calórica y calor. Ley de Joule r) Generadores y receptores s) Fuerza electromotriz, contraelectromotriz, diferencia potencial t) Pilas Químicas u) Asociación de pilas (serie, paralelo) v) Acumuladores 5. Circuitos Equivalentes a) Definición b) Teorema de Thevenin c) Teorema de Norton d) Equivalencia ente Thevenin y Norton 6. Condensadores a) Capacidad de un conductor b) Condensadores c) Capacidad de un condensador plano d) Tipos de condensadores, limitaciones, código de colores e) Asociación de Condensadores 7. Magnetismo. a) Descubrimiento del magnetismo b) Teoría eléctrica del magnetismo c) Campo magnético, flujo, inducción d) Campos electromagnéticos creados por corrientes e) Fuerza creada por un campo magnético sobre una corriente f) Histéresis g) Circuitos magnéticos h) Corrientes inducidas, Ley de Faraday, Ley de Lenz i) Corrientes de Foucault, núcleos j) Autoinducción e inducción mutua 8. Corriente Alterna y Directa Página 2 de 7 Profesor: M. Sc. Sanders A. Pacheco Araya. II - Semestre, 2009
3 a) Funciones periódicas b) Corriente sinusoidal c) Relación entre el movimiento sinusoidal y el circular d) Valor medio y valor eficaz e) Representación vectorial f) Suma de vectores g) Producto y cociente de vectores h) Transistores de Efecto de Campo. FET 9. Circuitos digitales. a) Señales y compuertas lógicas: AND, OR, NOT. b) Diodos. c) lógica de diodos. d) Transistores de unión bipolar. e) Inversores lógicos. f) Tecnologías para construcción de circuitos integrados: TTL, MOS, CMOS. 10. Funciones booleanas. a) Reglas del álgebra de Boole. b) Realización de funciones booleanas con compuertas lógicas. c) Métodos de simplificación de expresiones booleanas (1 semana). d) Mapas de Karnaugh. e) Métodos de minimización programa. 11. Principios de diseño de lógica combinacional (1 semana). a) Análisis de circuitos combinacionales. b) Diseños de circuitos combinacionales. 12. Lógica combinacional con MSI (2 semanas). a) Circuitos sumadores. b) Decodificadores y codificadores. c) Demultiplexores y multiplexores. d) Otros circuitos MSI. 13. Elementos de memoria, FLIP-FLOPS (1 semana). a) Biestables y flip flops tipo RS, D, JK, T. b) Flip flops maestro-esclavo y disparados por flanco. 14. Registros y contadores (1 semana). a) Registros de carga en paralelo. b) Registros de desplazamiento. c) Registros contadores. 15. Principios de diseño lógico secuencial (2 semanas). a) Análisis de máquinas de estado sincronizadas por reloj: máquinas de Mealy y Moore. b) Diseño de máquinas de estados sincronizados con reloj: tablas de estado, diagramas de estado, ecuaciones de estado. 16. Unidades de memoria (1 semana). a) Memoria R.O.M. b) Memoria R.A.M. c) Arreglos lógicos programables (PLA). 17. Microprogramación (1 semana). Página 3 de 7 Profesor: M. Sc. Sanders A. Pacheco Araya. II - Semestre, 2009
4 a) Operaciones de transferencia entre registros. b) Micro operaciones aritméticas, lógicas y de desplazamiento. c) Ejemplos de ejecución de microinstrucciones. 18. Diseño de computadores (2 semanas). a) Representación de datos. b) Organización básica y diseño del computador. c) Lenguaje ensamblador. Evaluación: I Examen parcial 20 % II Examen parcial 20 % II Examen parcial 15 % Trabajo de investigación 15 % Exámenes cortos y tareas 30 % Total % Es obligatorio entregar el trabajo de investigación para aprobar el curso, en caso contrario deberá realizar el examen de ampliación. Se realizarán exámenes cortos todos los días de la materia vista en clase o asignada en lecturas 8 días antes. Los exámenes se realizarán 1. Sábado 19 de setiembre del 2009 de las 9:00 a las 12:00 horas. 2. Sábado 24 de octubre del 2009 de las 13:00 a las 16:00 horas. 3. Sábado 28 de noviembre del 2009 de las 13:00 a las 16:00 horas. El día antes de los exámenes no hay clases ya que la clase se traslada al día sábado. Hora de consulta lunes a las 19:00 horas Bibliografía. Hayes, John P. Diseño de Sistemas Digitales y Microprocesadores. Editorial Mc Graw Hill, Johnson D. y otros. Análisis Básico de circuitos eléctricos. Editorial Prentice Hall, McCalla T. R. Lógica Digital y diseño de computadores. Editorial LIMUSA, México. Morris Mano, M. Arquitectura de computadores. Editorial Prentice Hall, Morris Mano, M. Lógica Digital y diseño de computadores. Editorial Prentice Hall, Shiva, Sajjan G. Introduction to logic Design. Editorial Scott, Foresman and Co., Taub, Herbert. Circuitos digitales y microprocesadores. Editorial Mc Graw Hill, Tocci, Ronald. Sistemas Digitales, principios y aplicaciones. Editorial Prentice Hall, Wakerly, John F. Diseño digital, principios y prácticas. Editorial Prentice Hall, Página 4 de 7 Profesor: M. Sc. Sanders A. Pacheco Araya. II - Semestre, 2009
5 Programa de Laboratorios Diseño De Circuitos Digitales. CI Profesor: M. Sc. Sanders Pacheco Araya. Teléfono: Oficina Horario: M 15:05 a 16:45 horas. Aula: 101 Grupo: 01 Objetivo general. Implementar los conceptos cubiertos en el curso CI-1210 Diseño de Circuitos Digitales. Contenido. Se realizarán al menos 6 laboratorios, que contemplan lo relacionado con la construcción de una fuente de alimentación con generador de pulsos, construcción de funciones a partir de compuertas, construcción de compuertas a partir de diodos, contadores, registros y demás circuitos. Metodología. Los laboratorios se desarrollarán bajo el concepto de aprender haciendo, integrando la materia vista en el curso CI-1210, como una forma de apoyar la comprensión y la aplicación de la teoría. Esto permite desarrollar la creatividad en la experiencia de la construcción y la crítica del pensamiento. La asistencia es obligatoria, cada laboratorio contará en asistencia para el puntaje de trabajo en clase. Evaluación. Informes de Laboratorio Circuitos y resultados de Lab. 30 % Asistencia al lab 20 % Presentación del proyecto final 50 % (25 % Documentación, 25% Circuito) Total 100 % La presentación del trabajo final se realizará en la semana del 23 al 27 de noviembre del Contenido temático de los laboratorios. 1. Fundamentos de circuitos eléctricos. Laboratorio: Construcción de un fuente de poder y un pulso eléctrico Construcción de circuitos eléctricos básicos y pruebas de corriente. Página 5 de 7 Profesor: M. Sc. Sanders A. Pacheco Araya. II - Semestre, 2009
6 2. Uso del Osciloscopio. (1 semana). a) Introducción b) Principio de Funcionamiento c) Medida de tensiones d) Medida de corrientes e) Medida de tiempos f) Medida de tiempos de subida g) Medida de Frecuencia h) Medida de Fase 3. Transistores y diodos 4. Compuertas lógicas 5. Circuitos MSI 6. Diseño lógico 7. Memoria Los laboratorios se realizarán los días miércoles, se les avisará ocho días antes de cada uno. Conforme avance la teoría a comprobar. Normas para la entrega de informes de laboratorio y prácticas. Cada informe debe de contener al menos: (Además deberán seguir las indicaciones de cómo hacer un informe, proyecto, etc., que está en la página del curso). 1. Introducción. 2. Planteamiento del problema a resolver. 3. Desarrollo del tema a investigar (marco teórico) 4. Soluciones propuestas. 5. Prácticas. 6. Diseño de circuitos y el circuito montado. 7. Conclusiones 8. Bibliografía. NOTA: ES PROHIBIDO EL USO DE CELULARES Y COMUNICADORES EN CLASE O LABORATORIOS, SALVO CASOS ESPECIALES PREVIA AUTORIZACIÓN DEL PROFESOR. Página 6 de 7 Profesor: M. Sc. Sanders A. Pacheco Araya. II - Semestre, 2009
7 Los estudiantes tienen la obligación de revisar la página del curso para mensajes, asignaciones o trabajos de clase. o Página 7 de 7 Profesor: M. Sc. Sanders A. Pacheco Araya. II - Semestre, 2009
Programa del curso. Diseño de Circuitos Digitales. CI-1210.
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