A. IDENTIFICACIÓN ASIGNATURA: SIGLA: SEMESTRE: PRE-REQUISITO: PROGRAMA: ELECTRONICA DIGITAL II ELT3722 SÉPTIMO Ing. Electrónica, mención Telecomunicaciones SÉPTIMO Ing. Electrónica, mención Automática ELT2680 ELECTRONICA DIGITAL I INGENIERÍA ELECTRONICA B. CONTRIBUCIÓN AL PERFIL Metas: Con ésta asignatura, se pretende que los alumnos adquieran conocimientos de diseño de sistemas síncronos y asíncronos, así como conocer diversos tipos de circuitos digitales como conversores analógicos digitales, digitales analógicos y otros. 1. el diseño de circuitos digitales síncronos, asíncronos en dos modos. 2. Analizar circuitos digitales, diseñar mediante metodologías. 3. conocimientos de minimización para poder implementar circuitos. 4. diversos circuitos digitales presentes en todos los equipos tanto domésticos como industriales. 5. Aprender a realizar proyectos monográficos en base a estándares ya vigentes.. 6. Aprender a buscar aplicaciones prácticas de los diferentes temas de estudio. Objetivos de la asignatura: Al finalizar el curso, el alumno deberá ser capaz de analizar, diseñar circuitos digitales aplicados e implementarlos en el laboratorio. Contenido Mínimo: Lógica secuencial síncrona.- Contadores.- Registros.- Introducción al VHDL - Memorias.- Lógica secuencial asíncrona modo nivel.- Conversores Análogo digital y digital análogo.- Lógica secuencial asíncrona modo pulso.- Circuitos especiales Proyecto. Descriptores: Circuito digital. Diseño. Implementación. Simulación. Análisis. Aplicaciones prácticas. Investigación. Competencias genéricas o transversales: Competencia CGB1 (Contribución 2): conocimientos de la materia en resolver problemas del campo de ejercicio de la profesión. Competencia CGB6 (Contribución 2): métodos de investigación en los diferentes capítulos de la asignatura. Competencia CGB10. Entender términos en lengua extranjera más utilizada en estas tecnologías. Competencias específicas de ingeniería Competencia CEB16 (Contribución 3): Se aplica una metodología de resolución, que incide en el ingeniero a saber resolver un problema. 1
Competencia CEB18: El ingeniero al resolver un problema verifica los resultados ya sea con un método de análisis, o mediante simulación o implementación. Competencia CIB 20 (Contribución 3): El ingeniero diseña, desarrolla un método de resolución de un problema para que cumpla un cometido y luego lo simula o implementa a fin de corroborar su hipótesis. C. UNIDADES DE COMPETENCIA A DESARROLLAR EN LA ASIGNATURA Habilidades y destrezas 1. Diseñar un sistema digital 2. Utilizar herramientas analíticas para poder resolver problemas 3. Implementar circuitos digitales 4. Analizar un circuito digital de diversas topologías 5. características electrónicas de los dispositivos 6. Investigar diversos temas relacionados Conocimientos 1. Flip flops. 2. Registros de desplazamiento 3. Contadores electrónicos 4. Buffers 5. Interconexión de elementos 6. Conversores digitales y analógicos 7. Lenguajes de aplicación 8. Simulación de procesos 9. Investigación de diversos elementos 10. Proyecto Actitudes 1. Puntualidad 2. Asistencia 3. Investigación Valores 1. Respeto mutuo 2. Responsabilidad en el avance D. PROGRAMA ANALÍTICO. Unidad I: LOGICA SECUENCIAL SINCRONA 1. clase de lógica empleada. 2. un método de diseño. Total 21 horas Analiza el tipo de circuito a diseñar Elabora un método bien definido de diseño. 2
3. En el proyecto se verifican las aplicaciones de este tipo de circuito. 1.1 Introducción 1.2 Flip Flops síncronos 1.3 Ecuación de los flip flops 1.4 Análisis 1.5 Tabla de Estado. 1.6 Diagrama de Estado. 1.7 Ecuaciones de Estado. 1.9 Tablas de Excitación 1.10 Reducción de estados. 1.11 Asignación de estados. 1.12 Procedimiento de Diseño, Mealy y Moore. Elige aplicaciones prácticas del sistema. 12 horas Clase práctica CPI.1: Ejercicio de diseño completo 1. Identifica y luego diseña metodológicamente un circuito. Laboratorio LI.1: Actividad del laboratorio Nº Acciones (objetivos) Criterios de 1. Realizar un laboratorio de diseño secuencial completo por semana 3 horas Práctica realizada y simulada. 6 horas Implementación en laboratorio Unidad II: CONTADORES 1. clase de lógica empleada. 2. un método de diseño. 3. En el proyecto se verifican las aplicaciones de este tipo de circuito. Total 6 horas Analiza y entiende los diferentes tipos a diseñar Elabora un método bien definido de diseño. Elige aplicaciones prácticas del sistema. 4 horas 2.1 Introducción 3
2.2 Diseño de contadores 2.3 Diseño mediante ecuaciones de estado 2.4 Contadores en cascada. 2.5 Contadores serie 74 2.5.1 El contador 74160 2.5.2 El contador 74163 Clase Práctica SII.1: Ejercicio de diseño 1. Diseña circuitos de varias formas. Laboratorio LII.1: Actividad del laboratorio Nº Acciones (objetivos) Criterios de 1. Realizar un laboratorio de diseño de contadores completo. Unidad III: REGISTROS 1. clase de registros empleados en los sistemas. 2. varios tipos de circuitos registros. 3. En el proyecto se verifican las aplicaciones de este tipo de circuito. 1 horas Permite la familiarización del método práctico. 2 horas Implementación en laboratorio Total 6 horas Comprende a que tipos de circuitos se refiere el capitlo. Elabora varios tipos de cicuitos que sirven para tal fin. Elige aplicaciones prácticas del sistema. 4 horas 3.1 Introducción 3.2 Registros Entrada Serial Salida Serial 3.3 Registros Entrada Serial Salida Paralela 3.4 Registros Entrada Paralela Salida Serial 3.5 Registros Entrada Paralela Salida Paralela 3.6 Registros bidireccionales de desplazamiento Clase Práctica SIII.1: Ejercicio de diseño 1 horas 1. Armado de un cricuito de registro. Permite la utilización práctica. 4
Laboratorio LIII.1: Actividad del laboratorio Nº Acciones (objetivos) Criterios de 1. Realizar un laboratorio de registros Unidad IV: INTRODUCCION AL VHDL 1. la descripción del hardware que sirve para modelar, simular y sintetizar un circuito lógico. 2. los fundamentos y los conceptos fundamentales del lenguaje. 2 horas Implementación en laboratorio Total 13 horas Utiliza descriptores para poder realizar un pequeño diseño Comprende los alcances de este método 8 horas 4.1 Introducción 4.2 El lenguaje VHDL 4.3 Fundamentos del lenguaje 4.4 Elementos del lenguaje 4.5 Declaraciones básicas 4.6 Diseño secuencial Clase práctica SIV.1: Ejemplos de diseño 1. Diseño digital con VHDL Laboratorio LIV.1: Actividad del laboratorio Nº Acciones (objetivos) Criterios de 1. Realizar un programa en VHDL Unidad V: MEMORIAS 2 horas Comprende la transición de una metodología a otra. 4 horas Simulación en laboratorio Total 13 horas 5
1. el desarrollo desde una memoria antigua a una moderna. 2. Conoce los nuevos tipos de memorias de almacenamiento masivo. 5.1 Introducción 5.2 Rom de mascara. 5.3 Memorias PROM. 5.4 Memorias EPROM 5.5 Memorias EEPROM 5.6 Memorias UVPROM 5.7 Memorias Flash 5.8 Memorias RAM Estáticas 5.9 Memorias RAM Estáticas asíncronas 5.10 Memorias RAM Estáticas de ráfaga 5.11 Memorias RAM Dinámicas diversos tipos Clase práctica SV.1: Ejemplos de diseño Compara distintos tipos de memoria Recuerda nuevos tipos de memoria 8 horas 2 horas 1. Investigar alguna memoria de pc Laboratorio LV.1: Actividad del laboratorio Nº Acciones (objetivos) Criterios de 1. Verificar en laboratorio una de estas memorias Comprende el uso de estos dispositivos. 4 horas Practica en laboratorio Unidad VI: LOGICA SECUENCIAL ASINCRONA MODO NIVEL 1. la nueva técnica de diseño lógico 2. Comprende la diferencia entre circuitos con reloj a los asíncronos. 3. Desarrolla una metodología de diseño. Total 21 horas Conoce el método de diseño Analiza un circuito previamente diseñado Comprende el método de diseño 6
4. Conoce dos métodos de implementación. Utiliza y conoce los circuitos ya conocidos para implementar 12 horas 6.1 Introducción 6.2 Análisis 6.3 Tabla de Transición 6.4 Tabla de Flujo 6.5 Condiciones de carrera Crítica 6.6 Condiciones de carrera no critica 6.7 Estabilidad diagrama de fusión 6.8 Circuitos con seguros (latches) 6.9 Implementación 6.10 Procedimiento de Diseño Clase Práctica SVI.1: diseño de un circuito completo 1. Diseña un circuito completo. Laboratorio LVI.1: Actividad del laboratorio 1. Realización de ejercicios prácticos. 3 horas Comprende en forma práctica el método 6 horas Puede diseñar e implementar sus diseños Unidad VII: CONVERSORES DIGITAL ANALOGO Y ANALOGO DIGITAL Total 21 horas 1. la ubicación de estos elementos en un sistema real. 2. Comprende diferentes tipos de conversores DAC y ADC. 3. Conoce pros y contras de cada uno de los tipos de conversores. Conoce y diferencia estos conversores Comprende sus funcionamientos básicos. Desarrolla una lógica de especificación. 12 horas 7.1 Introducción 7.2 Localización en los sistemas reales 7
7.3 Teorema del muestreo 7.4 Cuantificación 7.5 Circuito de Captura y Mantenimiento (Sample and Hold) 7.6 ADC de transformación directa 7.7 ADC contador 7.8 ADC de Transformaciones Sucesivas 7.9 ADC con Integrador Simple 7.10 ADC con doble rampa 7.11 DAC de ponderación binaria 7.12 DAC de escalera 7.13 Convertidor Voltaje Frecuencia. Clase Práctica SVII.1: Investigacion nuevas clases de conversores 3 horas 1. Investiga algún tipo nuevo de conversor. Laboratorio LVII.1: Actividad del laboratorio 1. Simulación de conversores. Al investigar, aplica ese conocimiento a la vida real 6 horas Puede simular estos dispositivos Unidad VIII: LOGICA SECUENCIAL ASINCRONA MODO PULSO Total 21 horas 1. la nueva técnica de diseño lógico 2. Comprende la diferencia entre circuitos asíncronos. 3. Desarrolla una metodología de diseño. 4. Conoce dos métodos de implementación. Conoce el método de diseño Analiza un circuito previamente diseñado Comprende el método de diseño Utiliza y conoce los circuitos ya conocidos para implementar 12 horas 8.1 Introducción 8.2 Diferencias entre modo nivel y modo pulso 8.3 Circuitos Mealy 8.4 Circuitos Moore 8.5 Circuitos Incompletamente Especificados 8.6 Conversiones Mealy Moore 8
Clase Práctica SVIII.1: diseño de un circuito completo 1. Diseño de un circuito completo. Laboratorio LVIII.1: Actividad del laboratorio 1. Implementación de un diseño realizado. Unidad IX: CIRCUITOS ESPECIALES 1. diferentes tipos de circuitos especiales que constan de elementos ya estudiados hasta aquí. 3 horas Aplica todos los conocimientos para el diseño 6 horas Puede implementar estos circuitos Total 10 horas Conoce varios tipos de circuitos 8 horas 9.1 Introducción 9.2 Circuitos UART 9.3 Circuitos PAL y PLA 9.4 Circuitos GAL 9.5 Circuitos USB Clase Práctica SIX.1: diseño de un circuito completo 1. Descripción de un circuito completo. Laboratorio LIX.1: Actividad del laboratorio 1. Simulación de un circuito dado. 1 horas Aplica todos los documentos para la comprensión de estos circuitos 1 horas Puede simular estos circuitos 9
Proyecto 1: APLICACIÓN DE LOS CIRCUITOS DIGITALES 1. Realizar un proyecto de aplicación práctica de cualquier tema de la materia. 2 horas Aplica dichos conocimientos a realizar alguna aplicación práctica de un sistema digital. E. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] M. Morris Mano, Diseño Digital (tercera ed.). Pearson Prentice Hall, 2003. [2] John F. Wakerly, Diseño Digital Principios y Prácticas. Prentice Hall Hispanoamericana., Mexico, 1992. [3] Perez, Serafín Alfonso, Diseño de Sistemas Digitales con VHDL. Thomson, España, 2002. [4] Nelson, Victor P. Et. al, Analisis y Diseño de Circuitos Lógicos Digitales. Prentice Hall, Mexico,, 1996. [5] Roth, Charles H. jr., Fundamentos de Diseño Lógico quinta ed.. Thomson México, 2005. [6] Tocci, Ronal J., Sistemas Digitales Principios y Aplicaciones Décima ed..pearson, Prentice Hall, Monterrey, 2007. [7] Floyd, Thomas L., Fundamentos de Sistemas Digitales séptima ed.. Prentice Hall, Madrid, 2000. [8] Marcovitz, Alan B., Diseño Digital segunda ed.. Mc Graw Hill, México, 2005. [9] Mandado, Enrique, Sistemas Electrónicos Digitales Septima Ed.. Alfaomega Marcombo, Barcelona España, 1991. F. CARACTERÍSTICAS DEL PROCESO ENSEÑANZA-APRENDIZAJE PEA Organización del trabajo Actividades de aprendizaje HORAS PRESENCIALES Teóricas (aula) Magistrales Proyecto Horas semana Horas semestre 4 72 52 2 Laboratorio 2 40 Escenarios de aprendizaje Aula Aula Equipos y materiales didácticos Apuntes asignatura, computadora, data display, pizarra, marcadores. Prácticas 1 20 Aula Pizarrón y marcadores de agua. Evaluaciones Parciales Final 8 6 2 Aula Aula Lápiz y papel Lápiz y papel TOTAL 7 140 HORAS NO PRESENCIALES Preparación Prácticas Informes de simulación Informes de laboratorio Preparación de proyectos Proyecto 1 1.4 28 10 2 16 Domicilio Domicilio Domicilio Textos asignatura y consulta Apuntes de la visita Guía de laboratorio, computadora 0.5 10 10 Domicilio Guía proyecto, apuntes asignatura 10
Estudio individual Búsqueda en internet Consulta bibliográfica Autoaprendizaje 2.1 42 8 6 28 TOTAL 4 80 Roles de desempeño 1. Estudiante: sujeto activo 2. Docente: facilitador 3. Auxiliar: colaborador 4. Laboratorio: aplicador Necesidades de aprendizaje del estudiante 1. Conocimientos sólidos de digital I. 2. Simulación de circuitos. Sala de Internet Biblioteca Domicilio Computadora Libros de consulta Texto asignatura, libros y textos 11
Evaluación La evaluación de las competencias: habilidades y destrezas, conocimientos y actitudes adquiridas, se realiza con base en: calificación de exámenes, Pequeñas investigaciones y prácticas de los temas avanzados, y el proyecto final y su defensa que incide en la aplicación práctica de algún tema de la materia. El ayudante realiza prácticas por su parte para ahondar en la parte de diseño. Se complementa con el seguimiento docente mediante planillas de control de avance, se controla la asistencia del alumno, y la entrega puntual de prácticas de cátedra que mejora la calificación final. Formulario No. 1 Evaluación de competencia de los alumnos COMPETENCIAS Alumno CGA1 CGA13 CEA15 CEA16 CEA17 CEA19 CEA20 CIA22 CIA25 Alumno 1 Alumno 2 Alumno 3 : Alumno n Se complementa con una planilla de seguimiento individual en la que se registra el tiempo invertido por cada alumno para lograr la competencia en cada uno de los elementos que componen las unidades incluidas en el programa formativo. Se colocan las fechas en las que presenta la evaluación (conocimientos y habilidades) de modo que la última fecha colocada indica aquella en que fue declarado competente. Dentro de cada celda se colocará la fecha y el resultado de la evaluación. Formulario No. 2 Evaluación de competencias por alumno Asignatura: Unidad de Competencia: Alumno: Fecha de Inicio: Competencia Inicio CGA1 CGA3 CEA15 CEA16 CEA17 CEA19 CEA20 CIA22 CIA25 1er Parcial 2do Parcial 3er Parcial Evaluación Laboratorio Examen Final Proyecto 12
Ponderación: Auxiliatura 10% Exámenes Parciales 45% Laboratorio 15% Exámenes Final Proyecto 30% TOTAL 100% Ing. Jorge Espinoza Oruro, 9 de noviembre de 2009 13