Download Máster Universitario en Ingeniería de Telecomunicación

Diseño de Circuitos Electrónicos
para Comunicaciones
Máster Universitario en Ingeniería de
Telecomunicación
Universidad de Alcalá
Curso Académico 2016/2017
Curso 2º – Cuatrimestre 1º
GUÍA DOCENTE
Nombre de la asignatura:
Código:
Diseño de Circuitos Electrónicos para
Comunicaciones
201819
Titulación en la que se imparte:
Máster Universitario en Ingeniería de
Telecomunicación
Departamento y Área de
Conocimiento:
Electrónica / Tecnología Electrónica
Carácter:
Créditos ECTS:
Obligatoria
6
Curso y cuatrimestre:
2º / 1er C.
Profesorado:
Consultar http://www.depeca.uah.es Horario de Tutoría:
Idioma en el que se imparte:
Consultar http://www.depeca.uah.es Español MUIT_201819_DisenodeCircuitosElectrónicosparaComunicaciones.doc11/04/2016
2
1 PRESENTACIÓN
La asignatura de Diseño de Circuitos Electrónicos para Comunicaciones pretende
proporcionar al alumno conocimientos sobre metodologías y herramientas para el
codiseño de sistemas HW/SW empleando lenguajes de alto nivel. El objetivo final
será que el alumno sea capaz de diseñar, probar e implementar un sistema de
comunicaciones en una placa electrónica.
Asumiendo que el alumno posee conocimientos sobre la realización de un sistema
hardware, la programación de un procesador y la simulación de algoritmos de
comunicación y teoría de señales, se le proporciona en la asignatura con una
metodología y técnicas que le permitan implementar el sistema en un tiempo
reducido con elevadas prestaciones y eligiendo de entre diferentes alternativas la
que más interesa en cuanto a las especificaciones del sistema.
La asignatura tiene un fuerte componente práctico dado que las explicaciones de
teoría son seguidas de pruebas en simulación terminando con la implementación
real en un sistema de hardware reconfigurable. Las herramientas de desarrollo
permiten al alumno tener un alto grado de conocimiento del resultado final del
sistema. En el laboratorio se prueban diseños reales en una placa de evaluación
sistema-on-chip de hardware/software reconfigurable.
1b.COURSE SUMMARY
The course Electronic Circuits Design for Communications aims to provide students
knowledge on methodologies and tools for the HW/SW co-design of systems by
using high-level languages. The last goal is that the student is able to design, test
and implement communication electronic systems.
Assuming that the student has previous backgrounds about the performance of a
hardware system, programming a processor and simulation of communication
algorithms and theory of signals, this course provides methodologies and techniques
that allow them to implement high-performance systems in a short time and based on
the different available technological solutions.
The course has a strong practical component since theoretical explanations are
supported by simulations and real implementations in configurable hardware
systems. The development tools allow students to have a high degree of knowledge
about the final resulting system. In the laboratory designs are experimentally tested
on an evaluation System-on-Chip (SoC) board.
MUIT_201819_DisenodeCircuitosElectrónicosparaComunicaciones.doc11/04/2016
3
2 COMPETENCIAS
Competencias básicas, generales y transversales.
Esta asignatura contribuye a adquirir las competencias básicas, generales y
transversales CB6, CB7, CB8, CB9, CB10, CG1-6, CT1-5 definidas en el apartado 3
del plan de estudios.
Competencias de Carácter Profesional
Esta asignatura proporciona las siguientes competencias de carácter profesional
definidas en el apartado 5 del Anexo de la Orden CIN/355/2009:
Acrónimo
Competencias CTecTel10
Capacidad para diseñar y fabricar circuitos integrados.
CTecTel11
Conocimiento de los lenguajes de descripción hardware para circuitos
de alta complejidad CTecTel12
Capacidad para utilizar dispositivos lógicos programables, así como
para diseñar sistemas electrónicos avanzados, tanto analógicos como
digitales. CTecTel13
Capacidad para diseñar componentes de comunicaciones como por
ejemplo encaminadores, conmutadores, concentradores, emisores y
receptores en diferentes bandas
CGestion1
Capacidad para la integración de tecnologías y sistemas propios de la
Ingeniería de Telecomunicación, con carácter generalista, y en
contextos más amplios y multidisciplinares como por ejemplo en
bioingeniería, conversión fotovoltaica, nanotecnología, telemedicina.
2.1 Resultados de aprendizaje
Alterminar con éxito esta asignatura/enseñanza, los estudiantes serán capaces de:
RA1
Realizar el diseño de proyectos completos, pruebas y puesta a punto de
equipos y sistemas electrónicos HW/SW avanzados, de control y
comunicaciones
RA2
Diseñar e implementar sistemas electrónicos para comunicaciones usando
técnicas de segmentación y selección de la precisión del cómputo
aritmético
RA3
Conocimiento y aplicación de lenguajes de alto nivel para la descripción de
hardware en dispositivos programables
RA4
Capacidad de análisis y diseño de circuitos de generación/procesamiento
de la señal de reloj mediante osciladores/PLLs
RA5
Capacidad de análisis de las metodologías de codiseño HW/SW de
circuitos electrónicos reconfigurables para comunicaciones.
MUIT_201819_DisenodeCircuitosElectrónicosparaComunicaciones.doc11/04/2016
4
3 CONTENIDOS
Bloques de contenido
Horas presenciales
T0. Introducción a la asignatura
2 (2 Teoría)
T1. Tecnologías, metodologías y herramientas de diseño
electrónico para comunicaciones. Primitivas tecnológicas de
las alternativas tecnológicas (dispositivos lógicos programables,
FPGA). Revisión del diseño HW
10 (4 Teoría, 6 Lab.)
T2. Diseño de sistemas digitales de alta velocidad.
Distribución de reloj y segmentación de arquitecturas.
Comunicaciones de alta velocidad.
Circuitos aritméticos para procesamiento digital de señal.
Sistemas de numeración en diseño electrónicos sobre
dispositivos lógicos programables.
18 (8 Teoría, 10 Lab)
T3. Diseño mixto (analógico-digital) para comunicaciones.
Subsistemas de telecomunicación. Osciladores y NCOs.
6 (4 Teoría, 2 Lab)
T4. Co-diseño Hardware-Software. Diseño e implementación
de subsistemas de comunicación en dispositivos
reconfigurables System-on-Chip (SoC).
18 (6 Teoría, 12 Lab)
TOTAL
MUIT_201819_DisenodeCircuitosElectrónicosparaComunicaciones.doc11/04/2016
54 horas 5
4 METODOLOGÍAS DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJEACTIVIDADES FORMATIVAS
4.1 Distribución de créditos (especificar en horas)
Número de horas presenciales:
58 horas (54 de clase y 4 de evaluación)
Número de horas del trabajo
propio del estudiante:
92 horas
Total horas
150 horas
Total ECTS
6
4.2 Estrategias metodológicas, materiales y recursos didácticos
En el proceso de enseñanza-aprendizaje se realizarán las siguientes actividades
formativas:
• Clases teóricas basadas en clases expositivas que permitan al docente
introducir los conocimientos necesarios para el correcto desarrollo del
proceso de aprendizaje. Estas clases presentarán contenidos imprescindibles
objeto de un aprendizaje conceptual razonado que sirva posteriormente para
desarrollar competencias más amplias. Adicionalmente se buscará la
participación activa del alumno en las distintas actividades planteadas en la
clase.
• Clases prácticas de laboratorio. Se realizarán distintas prácticas
coordinadamente con la impartición de los conceptos teóricos, de manera que
el alumno pueda consolidar experimentalmente los conocimientos adquiridos,
tanto individualmente como en grupo.
A lo largo del curso al alumno se le irán proponiendo actividades y tareas tanto
teóricas como prácticas. Se realizarán distintas prácticas coordinadamente con la
impartición de los conceptos teóricos, de manera que el alumno pueda experimentar
tanto individualmente como en grupo, consolidando así los conceptos adquiridos.
Para la realización de las prácticas, el alumno dispondrá en el laboratorio de un
puesto con instrumental básico (osciloscopio, fuente de alimentación, generador de
señal), sistema hardware de pruebas necesario así como un ordenador con software
de diseño y simulación adecuado. Las prácticas de laboratorio se realizarán en
grupos como máximo de 2 alumnos.
Además se podrán utilizar, entre otros, los siguientes recursos complementarios:
• Trabajos individuales o en grupo: que podría suponer, además de su
realización, la correspondiente exposición pública ante el resto de
compañeros para propiciar el debate.
• Asistencia a conferencias, reuniones o discusiones científicas relacionadas
con la materia.
Durante todo el proceso de aprendizaje en la asignatura, el alumno deberá hacer
uso de distintas fuentes y recursos bibliográficos o electrónicos, de manera que se
MUIT_201819_DisenodeCircuitosElectrónicosparaComunicaciones.doc11/04/2016
6
familiarice con los entornos de documentación que en un futuro utilizará
profesionalmente. Además, el profesorado facilitará los materiales necesarios para el
seguimiento de la asignatura (fundamentos teóricos, ejercicios y problemas,
manuales de prácticas, referencias audiovisuales, etc.) de manera que el alumno
pueda cumplir con los objetivos de la asignatura, así como alcanzar las
competencias previstas.
El alumno dispondrá a lo largo del cuatrimestre de tutorías grupales (si son
solicitadas por los propios alumnos) e individuales. Ya sea de manera individual o en
grupos reducidos, estas tutorías permitirán resolver las dudas y afianzar los
conocimientos adquiridos. Además, ayudarán a realizar un adecuado seguimiento de
los alumnos y a evaluar el buen funcionamiento de los mecanismos de enseñanzaaprendizaje.
MUIT_201819_DisenodeCircuitosElectrónicosparaComunicaciones.doc11/04/2016
7
5 EVALUACIÓN
5.1 Procedimientos, criterios de evaluación y de calificación
Preferentemente se ofrecerá a los alumnos un sistema de evaluación continua que
tenga características de evaluación formativa, de manera que sirva de
realimentación en el proceso de enseñanza-aprendizaje por parte del alumno. Para
ello se establecen los siguientes procedimientos y criterios.
5.2 Procedimientos de Evaluación
•
•
Convocatoria Ordinaria: La evaluación en la convocatoria ordinaria debe estar
inspirada en los criterios de evaluación continua (Normativa de Regulación de los
Procesos de Enseñanza Aprendizaje, NRPEA, art 3), atendiendo siempre a la
adquisición de las competencias especificadas en la asignatura
1. Evaluación Continua: Consistente en el seguimiento de la asignatura
mediante la propuesta de actividades a realizar antes de las sesiones
presenciales, cuestiones en clase y foros de la plataforma virtual, la
realización y superación de las prácticas propuestas para las sesiones de
laboratorio, la realización y superación de las pruebas de evaluación
intermedia y final. Las entregas de la asignatura se realizarán a lo largo
del cuatrimestre con un calendario proporcionado al inicio del mismo.
2. Evaluación Final: Consistirá en la realización y superación de dos entregas
de laboratorio, trabajo de la asignatura y prueba de evaluación final.
Convocatoria Extraordinaria:
1. Consistirá en la realización y superación prueba de evaluación final,
pudiendo el alumno realizar nuevas entregas de laboratorio si desea subir
dichas calificaciones.
5.3 Criterios de Evaluación
Los Criterios de Evaluación deben atender al grado de adquisición de las
competencias por parte del estudiante. Para ello se definen los siguientes.
EV1: El alumno conoce las alternativas tecnológicas, la metodología y las
herramientas necesarias para realizar un diseño electrónico hardware/software.
EV2: El alumno ha adquirido conocimientos técnicos sobre sistemas digitales de alta
velocidad, subcircuitos aritméticos y procesamiento segmentado.
EV3: El alumno ha adquirido conocimientos técnicos sobre lenguajes de alto nivel
para la descripción de circuitos hardware/software.
EV4: El alumno muestra capacidad e iniciativa a la hora de resolver problemas
prácticos asociados al diseño de circuitos electrónicos para comunicaciones.
MUIT_201819_DisenodeCircuitosElectrónicosparaComunicaciones.doc11/04/2016
8
EV5: El alumno puede realizar un diseño completo electrónico mediante codiseño
HW/SW sobre sistemas on chip en dispositivos reconfigurables.
5.4 Instrumentos de calificación
En esta sección se especifican los instrumentos de calificación que serán aplicados
a los diferentes criterios de evaluación descritos anteriormente:
1. Evaluación continua (EC) del seguimiento de la asignatura mediante la solicitud
de comentarios críticos de lecturas y videoconferencias así como su participación
en las clases carácter presencial y en los foros de la plataforma virtual.
2. Entregables de prácticas de laboratorio (E1 a E4):
2.1. En el entregable E1 el alumno deberá realizar un sistema de generación de
señales en hardware reconfigurable como revisión y puesta en común de los
conocimientos necesarios para abordar la asignatura.
2.2. En el entregable E2 el alumno deberá realizar diseños aritméticos descritos
en lenguaje de alto nivel.
2.3. En el entregable E3 el alumno será capaz de probar circuitos PLL y DCM para
la gestión de señales de reloj, comunicación de datos y sincronización de
sistemas.
2.4. En el entregable E4 el alumno resolverá los aspectos prácticos de la
implementación de un sistema-on-chip en una placa de hardware
reconfigurable.
3. Trabajo de la asignatura (TA): Consistente en la revisión de un problema de
diseño HW/SW en sistemas electrónicos de comunicaciones, analizando
alternativas y proponiendo un circuito para su diseño.
4.
Prueba Examen Final (PEF): Consistente en la resolución de problemas
prácticos de diseño y síntesis de circuitos electrónicos así como preguntas
teóricas de los distintos bloques de contenido de la asignatura.
MUIT_201819_DisenodeCircuitosElectrónicosparaComunicaciones.doc11/04/2016
9
5.5 Criterios de Calificación
Esta sección cuantifica los criterios de evaluación para superar la asignatura.
5.5.1 Convocatoria Ordinaria, Evaluación Continua
En la convocatoria ordinaria – evaluación continua la relación entre los criterios,
instrumentos y peso en la calificación viene dada en la siguiente tabla.
Competencia
Resultado
Aprendiz.
Criterio de
Evaluación
Instrumento
Evaluación
Peso en la
calificación
CG-1/2/3
CB-8/9/10
CTecTel-11/12
RA-2/3/4
EV-1/2/3
EC
10%
CB-6/7/8/9/10
CG1-6 / CT1-5
CTecTel-10/11/12/13
RA-1
RA-2/3
RA-4
RA-3/5
EV-1/4
EV-2/3/4
EV-1/4
EV-1/5
E1
E2
E3
E4
15%
15%
10%
15%
RA-2/3/4/5
EV-1/2/3
TA
10%
RA1/2/3/4/5
EV-1/2/3/5
PEF
25%
CB-9/10
CG1-6 / CT1-5
CTecTel-11/12/13
CB-7 / CG-1
CTecTel-11/12/13
Es requisito para la superación de la asignatura en la evaluación continua la
superación de las entregas de laboratorio puesto que conforman la parte práctica
según el artículo 6.4 de la normativa.
5.5.2 Convocatoria Ordinaria - Evaluación Final
Competencia
Resultado
Aprendiz.
Criterio de
Evaluación
Instrumento
Evaluación
Peso en la
calificación
CB-6/7/8/9/10
CG1-6 / CT1-5
CTecTel-10/11/12/13
RA-2/3
EV-2/3/4
E2
25%
RA-3/5
EV-1/5
E4
25%
RA-2/3/4/5
EV-1/2/3
TA
15%
RA1/2/3/4/5
EV-1/2/3/5
PEF
35%
CB-9/10
CG-1/2/3
CTecTel11/12/13
CB-7 / CG-1
CTecTel-11/12/13
MUIT_201819_DisenodeCircuitosElectrónicosparaComunicaciones.doc11/04/2016
10
5.5.3 Convocatoria Extraordinaria
Competencia
CB-7 / CG-1
CTecTel-11/12/13
Resultado
Aprendizaje
Criterio de
Evaluación
Instrumento
Evaluación
Peso en la
calificación
RA1/2/3/4/5
EV-1/2/3/5
PEF
40%
El alumno puede realizar nuevas entregas de laboratorio si desea subir dichas
calificaciones (que en total representarán el 60% de la nota restante).
6 BIBLIOGRAFÍA
6.1 Bibliografía recomendada
•
•
•
•
•
•
Documentación explícitamente preparada por el profesorado para la
asignatura, que será proporcionada a los alumnos de manera directa, o con
su publicación en la web de la asignatura.
Páginas web sobre la temática de la asignatura que serán previamente
seleccionadas por el profesorado.
J. M. Rabaey. “Digital Integrated Circuits: A Design Perspective”, 2nd Edition.
Ed. Prentice-Hall, 2003.
Fernando Pardo y José A. Boluda.” VHDL. Lenguaje para síntesis y modelado
de circuitos”. Ed. RAMA.1999.
N. Jha y S. Gupta. “Testing of digital systems”, Ed. Cambridge University
Press, 2003.
Semiconductor Devices (Physics and Technology)” S.M. Sze, Ed. Wiley, 1st
Edition, (1985) y 2nd Edition (2002)
6.2 Bibliografía complementaria
•
•
•
•
•
•
•
•
•
S. Alonso, E. Soto y S. Fernández. “Diseño de Sistemas Digitales con VHDL”,
Ed. Thomson, 2002.
T. H. Lee. “The design of CMOS Radio-frequency Integrated Circuits”,
Cambridge University Press, Cambridge, 1998.
D. Johns y K. Martin. “Analog Integrated Circuit Design”, John Wiley & Sons,
Inc., New York, 1997.
Peter J. Ashenden & Jim Lewis. “The designer’s guide to VHDL, Third edition,
Ed. 2008 Published by Morgan Kaufmann Publishers.
Pong P. Chu. RTL Hardware Design Using VHDL. 2006.Published by John
Wiley & Sons
J. P. Deschamps. “Síntesis de circuitos digitales”, Ed. Thomson, 2002.
P. J. Ashender. “The VHDL Cookbook”, University of Adelaida, 1990.
U. Meyer-Baese. Digital Signal Processing with Field Programmable Gate
Arrays, Springer, 2007.
Kenneth R. Laker and Willy M.C. Sansen. Design of analog integrated circuits
and systems S. Franco, Design with Operational Amplifiers and Analog
Integrated Circuits, 2nd Edition, McGraw-Hill, 1998.
MUIT_201819_DisenodeCircuitosElectrónicosparaComunicaciones.doc11/04/2016
11