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CONTENIDO CURSOS OFRECIDOS POR LA OPCION
DE DISEÑO ELECTRONICO
Primer Cuatrimestre.
Clave del Curso: EED302-1
Diseño de Circuitos Analógicos I
INSTRUCTOR:
Dr. Federico Sandoval-Ibarra
CINVESTAV, Unidad Guadalajara
SESIONES:
Lunes-Viernes, 9:00-13:00 Hrs, 1er. Cuatrimestre. Sep-Dic 2007
Unidad Guadalajara
DESCRIPCIÓN: El análisis de circuitos en el dominio del tiempo, de la frecuencia, y a
nivel DC es la base para el diseño de circuitos analógicos. Este curso, orientado al
diseño de circuitos y sistemas en tecnología CMOS, presenta los principios
fundamentales de la operación del transistor MOS a nivel física de semiconductores.
Este tratamiento permite entender la importancia que tienen los diversos parámetros
tecnológicos en la rapidez de respuesta de los circuitos, en la localización de polos y
ceros parásitos, y fundamentalmente las limitaciones que la tecnología intrínsecamente
impone al cumplimiento de diversas especificaciones de diseño. Por tal razón, una
evaluación de las capacidades diversas que presentan las tecnologías modernas es
ampliamente revisada. A la par de la revisión del estado del arte se realizan diversos
ejercicios en el que el modelado del transistor, su análisis y simulación a nivel eléctrico
permiten incursionar en el diseño de circuitos integrados analógicos.
OBJETIVO GENERAL: Desarrollar habilidades para diseñar circuitos integrados
analógicos usando modelos analíticos y herramientas de software como apoyo al
análisis y diseño de circuitos analógicos a nivel transistor y su implicación a nivel
layout.
CONTENIDO:
1. Introducción (4 Hrs.)
1.1
1.2
1.3
1.4
Flujo de Diseño
Control de Procesos
Tecnología CMOS
Circuitos Digitales, Analógicos y de Señal Mezclada
2. Modelado del transistor MOS (8 Hrs)
2.1
2.2
2.3
2.4
Modelos de primer orden
Características corriente-voltaje y simulación spice
Obtención de parámetros del transistor MOS: Tecnología 1.5m (Lab. 1)
Modelos de segundo orden
3. Análisis en DC (8 Hrs)
3.1
3.2
3.3
3.4
El Resistor y Circuitos Resistivos
Divisores de voltaje MOS y CMOS
Consumo de Potencia: Longitud de canal (Lab. 2)
Cargas Activas y Espejos de Corriente
4. Análisis en el Dominio de la Frecuencia (12 Hrs)
4.1
4.2
4.3
4.4
Modelo Equivalente de Pequeña Señal del Transistor MOS
Etapas de Ganancia y Cálculo de f-3dB
Análisis de Polos y Ceros: Definición de Estabilidad (Lab. 3)
El Par Diferencial
5. Respuesta en el Dominio del Tiempo (8 Hrs)
5.1
5.2
5.3
5.4
Transformada Inversa de Laplace
Respuesta al Escalón del Par Diferencial
El OpAmp de dos Etapas: Margen de Fase (Lab. 4)
El Capacitor y Compensación de Fase
6. Aproximaciones de Diseño (9 Hrs)
6.1
6.2
6.3
6.4
Modo Voltaje y Modo Corriente
Tiempo Continuo y Tiempo Discreto
Definición de Impedancia de Entrada e Impedancia de Salida
El Amplificador Operacional de Transconductancia, OTA
Referencias:
[1] Analog MOS Integrated Circuits, Paul R. Gray, IEEE Press
[2] Modeling of the MOS transistor, Y. P. Tsividis, McGraw-Hill
[3] IEEE Journal of Solid-State Circuits: Selected Papers
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Señales y Sistemas Determinísticos.
Clave del curso: EES301-1
INSTRUCTOR:
Dr. Jose Luis Naredo
SESION:
Por definir
PERIODO:
1er. Cuatrimestre. Septiembre-Diciembre
GENERACIÓN:
Objetivos del Curso: Que el alumno comprenda los principios básicos de la descripción
matemática de las señales y sistemas digitales, su análisis y su relación con las señales y
sistemas de tiempo continuo. Que conozca también los principios de diseño de filtros
digitales FIR e IIR.
Horario: Por definir.
Esquema de Trabajo: Sesenta horas de clase. Por cada hora de clase el alumno debe
dedicar al menos dos horas efectivas para estudio y para la realización de ejercicios
relacionados con los temas presentados. Para algunas tareas se requerirá usar
computadora. Se recomienda familiarizarse y utilizar el sistema MATLAB.
Evaluación:
Tareas 20 %
4 exámenes 80 %
Temario:
1.- INTRODUCCION (4 hrs, Cap. 1, ver libro de texto después del temario)
Clasificación de las señales.
Frecuencia en señales continuas y de tiempo discreto.
Conversión A/D y D/A.
2.-SEÑALES Y SISTEMAS EN TIEMPO DISCRETO (12 hrs., Cap. 2)
Señales en tiempo discreto (TD)
Sistemas en TD.
Análisis de sistemas en TD y lineales e invariantes en tiempo (LIT).
Sistemas discretos y ecuaciones en diferencias.
Implementación de sistemas discretos.
Correlación de señales discretas
3.- TRANSFORMADA Z (10 hrs. Cap. 3)
Transformada Z directa e inversa.
Propiedades de la Tr. Z
Transformada Z de funciones racionales.
Inversión de la Tr. Z
Tr. Z unilateral.
Análisis de sistemas LIT en el dominio de z
4.- ANÁLISIS DE SEÑALES Y SISTEMAS EN EL DOMINIO DE LA
FRECUENCIA. (10 hrs. Cap. 4)
Análisis del DF de señales en tiempo continuo.
Análisis del DF de señales en tiempo discreto
Propiedades de la Transformada de Fourier de señales en TD.
Características de las señales en el DF
5.- LA TRANSFORMADA DISCRETA DE FOURIER (DFT). (12 hrs, Cap. 5 pags.
401a 431, Cap. 6 pags. 457 a 494)
Muestreo en el dominio del tiempo y la DFT.
Propiedades de la DFT.
Algoritmos FFT para el cálculo eficiente de la DFT.
Aplicaciones de la FFT.
Cálculo de la DFT mediante filtrado lineal.
6.-DISEÑO DE FILTROS DIGITALES. (12 hrs, Cap. 7 pags. 509 a 546, Cap. 8 pags.
623 a 673)
Estructuras para sistemas FIR (Finite Impulse Response).
Estructuras para sistemas IIR (Infinite Impulse Response).
Consideraciones generales de diseño de filtros digitales.
Diseño de filtros FIR.
Texto:
John Proakis, Dimitris G. Manolakis, "Tratamiento Digital de Señales", Tercera
Edición, Prentice Hall.
Referencias:
Alan V. Oppenheim, Ronald W. Shafer, John R. Buck, "Tratamiento de Señales en
Tiempo Discreto ", Segunda Edición, Prentice Hall, 2000.
Oran Brigham, "The Fast Fourier Transform and its Applications", Prentice Hall, 1988.
Leland B. Jackson, "Digital Filters and Signal Processing", Kluwer Academic
Publishers, 1989.
Monson H. Hayes, “Digital Signal Processing”, Schaum’s Outlines, McGraw-Hill,
1999.
Hwei P. Hsu, "Análisis de Fourier", Fondo Educativo Interamericano, S. A., 1973.
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Diseño de Circuitos Digitales I
Clave del Curso: EED303-1
INSTRUCTOR:
Dr. Mariano Aguirre
Intel, Tlaquepaque Jal.
SESION:
Martes y Jueves, 18:00-20:00 Hrs
Unidad Guadalajara
PERIODO:
1er Cuatrimestre. Sep-Dic
GENERACIÓN:
2007-2008
DESCRIPCIÓN: En este curso se estudia el diseño de circuitos integrados digitales
VLSI. Se revisan los fundamentos físicos del diseño a nivel transistor y del diseño
geométrico (layout) de las celdas básicas de construcción de circuitos integrados
digitales; se analizan las consideraciones de diseño de módulos funcionales y de
subsistemas, y se estudia la síntesis lógica de sistemas digitales complejos haciendo uso
de bibliotecas de tecnologías VLSI.
OBJETIVO GENERAL: Desarrollar los conocimientos y habilidades necesarias para
diseñar un circuito integrado digital usando herramientas de diseño asistido por
computadora (CAD), para apoyar la simulación a nivel transistor, el diseño de los
patrones geométricos y la síntesis lógica del circuito.
TEMARIO:
Tema 1. Fundamentos del diseño físico de circuitos integrados
1.1. Tecnología de fabricación CMOS.
1.2. Estimación de parásitos (resistencia, capacitancia, inductancia).
1.3. Reglas de diseño físico.
1.4. Diseño físico de CI con herramientas CAD.
Tema 2. Caracterización del desempeño de estructuras CMOS.
2.1. Circuito inversor CMOS.
2.2. Estimación de retardo.
2.3. Margen de ruido.
2.4. Consumo de potencia.
2.5. Compuerta de transmisión CMOS.
2.6 Simulación SPICE.
2.7 Efectos no ideales.
Tema 3. Circuitos combinacionales CMOS.
3.1. Estilos lógicos estáticos.
3.2. Estilos lógicos dinámicos.
3.3. Técnicas de dimensionamiento.
3.4. pitfalls
Tema 4. Circuitos secuenciales CMOS.
4.1. Diseño de latches y flip-flops.
4.2. Metodologías de sincronización.
4.3. Wave-pipelining.
4.4. Arreglos sistólicos.
Tema 5. Diseño de subsistemas.
5.1. Ruta de datos.
5.2. Circuitos de control.
5.3. Distribución de alimentación.
5.4. Distribución de reloj.
5.5. Terminales de E/S.
Tema 6. Diseño de Memorias.
6.1. Memorias seriales.
6.2. Memorias de sólo lectura (ROM).
6.3. Memorias de acceso aleatorio (SRAM, DRAM).
6.4. Memorias direccionadas por contenido.
Tema 7. Diseño de baja potencia.
7.1. Consumo de potencia en circuitos CMOS.
7.2. Técnicas de optimización de baja potencia.
7.3. Enfoques alternativos para el diseño de baja potencia.
Tema 8. Síntesis de sistemas digitales en ASIC’s.
8.1. Herramientas de síntesis lógica.
8.2. Herramientas de optimización (temporización y potencia).
8.3. Herramientas de síntesis física.
BIBLIOGRAFIA
[1] CMOS VLSI Design: A Circuits and Systems Perspective
Weste Neil H. E., David Harris,
Addison Wesley
[2] Digital Integrated Circuits
Jan M. Rabaey, Anantha P. Chandrakasan, Borivoje Nikolic, Pearson Education
[3] CMOS IC Layout: Concepts, Methodologies, and Tools
Dan Chelín,Elsevier Science & Technology Books
[4] Low Power Design Methodologies
Jan M. Rabaey, Springer-Verlag New Cork
[5] Synopsys’ tools User Guides
Synopsys Inc.
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Física de dispositivos con semiconductores
Clave del curso: EED301-1
INSTRUCTOR:
Dr. Juan Luis del Valle
SESION:
Martes y Viernes, 9:00-11:00 Hrs
Unidad Guadalajara
PERIODO:
1er Cuatrimestre. Sept-Dic 2008
GENERACIÓN:
2008-2009
Descripción.
La educación en ingeniería eléctrica en el siglo veintiuno debe proporcionar estudiantes
con las habilidades de resolver nuevos y retadores problemas de ingeniería. En el campo
de la microelectrónica, la dimensión mínima ha decrecido de 5 um, de los años de 1980
a menos de 50 nm (500 Angstroms, del orden de magnitud de los virus), la frecuencia
de conmutación se ha incrementado a mas de 10 GHz, con un numero de transistores
por chip que se aproxima a 1000 millones de transistores. La distinción entre circuitos
digitales y circuitos analógicos se ha vuelto borrosa, así como entre los circuitos
analógicos y los de radio frecuencia. Así, un buen diseñador de circuitos analógicos o
digitales necesita entender los temas de propagación de radio frecuencia y la física de
los dispositivos.
El enlace entre la física de los semiconductores y la simulación de circuitos exitosa .por
medio de computadoras, CAD, depende de los modelos de los dispositivos electrónicos
involucrados. Este curso esta orientado en esta dirección, esto es, en la descripción de
modelos matemáticos basados en la física de los dispositivos, considerando tanto los
dispositivos bipolares como los unipolares, cubriendo los casos de los transistores
bipolares a homo unión (BJT), a heterounion (HBT, III-V y Si-Ge), los MESFETS,
dispositivos de semiconductores compuestos III-V, con compuerta Schottky. Así como
los MOSFETS, Metal-Oxido-Semiconductor, los dispositivos de mayor utilización.
Objetivo General.
Desarrollar los conocimientos y habilidades necesarias para el diseño y la utilización de
dispositivos en circuitos electrónicos, así como sentar las bases físicas para la
comprensión de dispositivos mas sofisticados.
Objetivos Específicos.
Examinar los principios físicos que gobiernan la operación de los dispositivos con
semiconductores modernos, las consideraciones y aproximaciones que se hacen en el
análisis de estos, así como, aprender a resolver problemas utilizando herramientas de
simulación computarizadas, tanto a nivel de circuitos empleando modelos basados en la
física de los dispositivos (SPICE) como a nivel físico empleando DESIS un simulador
de dispositivos a 2D y 3D.
CONTENIDO
1. Transistores Bipolares de unión. BJT
1.1 Introducción. Transistores en CI. Análisis cualitativo.
1.2 Análisis cuantitativo modelo simplificado.
1.3 Limitaciones del modelo ideal. Limitaciones del tiempo en el transistor.
Resistencia serie. Modulación del ancho de la base (efecto Early).
1.4 Limitaciones del modelo ideal. Limitaciones de voltaje, frecuencia y
transitorios.
1.5 Limitaciones de diseño. Efectos de alta inyección. Transistores Bipolares a
Heterounion.
1.6 Sesiones de laboratorio. Modelado circuí tal (AIM SPICE). Simulación física en
2D (Dessis-ISE).
2. Dispositivos Unipolares.
2.1 Introduccion. Diodos Schottky.
2.2 Contactos Ohmicos.
2.3 Transistores Fets de union.
2.4 Transistores MESFETS a heterounion.
2.5 Sesiones de laboratorio. Modelado circuí tal y simulación física.
3. Transistores MOSFETS.
3.1 Estructura MOS ideal. Modos de operación. Electrostática. Voltaje de umbral.
Capacitancia voltaje.
3.2 Estructura MOS Real: modificación del voltaje de umbral por diferencias de
funciones de trabajo, carga en el oxido. Modelo de control de carga
simplificado. Modelo unificado de control de carga.
3.3 Transistores MOSFET I. Introducción. Teoría de operación y características I-V
modelo de canal largo. Circuito equivalente a pequeñas señales y respuesta en
frecuencia. Región del subumbral. Tipos de Mosfets.
3.4 Transistores MOSFET II. Métodos de control del voltaje de umbral: control del
dopado del substrato, implantación iónica, polarizacion del substrato.
Escalamiento de los Mosfets. Efectos de canal corto: reducción de la movilidad,
corriente de saturación. DIBL. Reducción del voltaje de umbral. Efectos en la
corriente de fuga.
Bibliografía:
1. Introduction to Electronic Devices. Michael Shur. Jonh Wiley & Sons. 1996
2. Semiconductor devices. Jasprit Singh. Macgraw Hill. 2d. Ed. 2002.
3. Device Electronics for Integrated Circuit. R.S. Muller and T. Kamins with
Mansun Chan. 3er. Ed. John Wiley & Sons 2003.
4. Semiconductor Devices: Physics and Technology. S.M. SZE. 2d. Ed. John
Wiley & Sons. 2002
5. IEEE Transactions on Electron devices. Artículos de interés.
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Segundo Cuatrimestre (Enero-Abril)
Diseño de Circuitos Analógicos II
INSTRUCTOR:
Dr. Federico Sandoval-Ibarra
CINVESTAV, Unidad Guadalajara
SESION:
Miércoles-Jueves, 9:00-11:00 Hrs, Mayo-Agosto 2007
Unidad Guadalajara
DESCRIPCIÓN: Incorporar los fundamentos del análisis de circuitos en el dominio del tiempo,
de la frecuencia, y a nivel DC es la base para el diseño de circuitos analógicos de mayor
complejidad. Este curso, orientado al diseño de circuitos y sistemas de señal mezclada en tecnología
CMOS, presenta los principios básicos de operación de convertidores analógico-digital (ADC).
Simulación a nivel transistor, desarrollo de layout, y simulación post-layout constituyen aspectos
básicos de todo flujo de diseño. Por lo anterior, este curso usa la plataforma de diseño TannerTools, del cual Tspice y Ledit serán ampliamente utilizados.
OBJETIVO GENERAL: Desarrollar habilidades para diseñar circuitos integrados de señal
mezclada a partir de la descripción de especificaciones.
CONTENIDO:
7. Introducción
7.1
7.2
7.3
7.4
Flujo de Diseño
Conversión analógico-digital
Diseño en tiempo continuo y en tiempo discreto
Operación en modo voltaje y en modo corriente
8. Técnicas de Conversión Analógico-Digital
8.1
8.2
8.3
8.4
Algorítmico
Doble Rampa
Diseño R-2R
Sigma-Delta
9. ADC Algorítmico
9.1
9.2
9.3
9.4
9.5
9.6
Celda básica: Espejo de corriente
Multiplicador de corriente
Comparador de corriente
Aproximación Pipeline
Circuitos digitales
Simulación, layout y simulación post-layout
10. ADC de Doble Rampa
10.1
10.2
10.3
10.4
10.5
10.6
Diseño con Capacitores Conmutados
El integrador ideal
Interruptores MOS y capacitares integrados
Comparadores de voltaje
Circuitos digitales
Simulación, layout y simulación post-layout
11. ADC R-2R
11.1
11.2
11.3
11.4
11.5
11.6
El Resistor y descripción de no idealidades
Resistores integrados en silicio
Circuitos sumadores de voltaje
Convertidores digital-analógico (DAC)
Circuitos digitales
Simulación, layout y simulación post-layout
12. ADC Sigma-Delta
12.1
12.2
12.3
12.4
12.5
12.6
12.7
Técnicas de modulación
Sobremuestreo de señales
Diseño con corriente conmutada
Circuito z-½, z-1 e integrador de corriente
Convertidor digital-analógico de 1 bit
Circuito cuantizador
Simulación spice
Referencias y Literatura recomendada:
[1] Switched-Capacitor Circuits, IEEE Press
[2] Modeling of the MOS transistor, Y. P. Tsividis, McGraw-Hill
[3] IEEE Journal of Solid-State Circuits: Selected Papers
[4] Jacob Baker, CMOS Design, Layout and Simulation, Ed. Wiley
[5] Kang and Leblebici, CMOS Integrated Circuits, McGraw Hill
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DISEÑO DIGITAL II
Clave del Curso: EED307-2
PROFESOR: Dr. J.L. Leyva – Dr. Ramon Parra.
PERIODO:
2o. Cuatrimestre. Enero-Abril
Objetivo general del curso
Implementar un diseño digital en un dispositivo programable y verificar su
funcionamiento de acuerdo a las especificaciones del proyecto
Objetivos específicos del curso
1.- El alumno conozca el flujo de diseño de un producto electrónico.
2.- El alumno sea capaz de implementar algoritmos en hardware
3.- El alumno realice un diseño digital funcional y lo implemente en un dispositivo
programable.
4.- El alumno adquiera experiencia en algunas de las herramientas CAD utilizadas en el
diseño digital industrial.
CONTENIDO
1. Introducción.
1.1.Objetivos Generales
1.2.Contexto del curso
1.3.Expectativas generales
2. Conceptos básicos.
2.1.Sistemas numéricos
2.2.Algebra de Boole
3. Circuitos combinacionales.
3.1. Lógica de circuitos combinacionales
3.2. Compuertas lógicas digitales
3.3. Diseño de circuitos combinacionales
3.4. Unidades básicas de combinacionales para RTL
3.5. Familias lógicas
3.6. Tecnologías VLSI
3.7. Compromiso Hardware-velocidad
3.8.Eficiencia en temporización en
el diseño
combinacionales.
4. Circuitos secuenciales.
4.1. Registros
4.2. Modelado de máquinas de estado finito
4.3. Diseño de circuitos secuenciales
4.4. Unidades básicas secuenciales para RTL
4.3. Optimización y temporización
de
circuitos
5. Implementación de algoritmos en hardware.
5.1. Diseño a nivel RTL
5.2.Concepto de FSMD
5.3.Caminos de datos
5.4.Diseño de la unidad de control
5.5.Metodología de diseño
5.6.Síntesis a partir de cartas ASM
5.7.Eficiencia en el diseño: Compartimiento de los registros, unidad
funcional y bus
5.8.Pipeline en la unidad funcional, Datapaths y unidad de control
5.9.Planificación.
5.10. Otros
6. Proyecto: Diseño e implementación de un circuito lógico.
6.1.Introducción.
6.2.Asignación de proyectos.
6.3.Flujo de diseño de un circuito lógico
6.4.Responsabilidades del ingeniero de diseño
6.5.Requerimientos de diseño
6.6.Propuesta de diseño
6.7.Especificación técnica
6.8.Plan de pruebas
7. Diseño global de un proyecto en ASICS
7.1. Historia de las metodologías de diseño: historia del ingeniero
7.2. Herramientas CAD-EDA
7.3. Flujo de diseño de un circuito lógico
7.4. Diseño Bottom-Up
7.5. Diseño Top-Down
7.6. Descripción del diseño
7.7. Conclusiones
8. VHDL
8.1. Introducción
8.2. Importancia de VHDL
8.3. Estructura de diseño de un circuito lógico.
8.4. Unidades de diseño en VHDL
8.5. Metodologías de diseño en VHDL
8.6. Elementos sintácticos
8.6.1. Operadores y expresiones
8.6.2. Tipos de datos
8.6.3. Declaraciones de objetos
8.6.4. Sentencias
8.6.5. Otros
8.7. Lógica programable
8.8. Entendiendo al compilador
9. Diseñando con VHDL
9.1. Memorias.
9.2. Multiplexores.
9.3. Decodificadores.
9.4. Registros.
9.5. Buses.
9.6. Unidades de control
9.7. Optimización de área, velocidad y recursos.
9.8. Interfaz entre circuitos
9.8.1. ASIC como “master”
9.8.2. ASIC como “esclavo”
9.9. Camas de pruebas
9.10. Proyecto integrador
10. Diseño de Sistemas incrustados
9.1. Codiseño Hardware/Software
9.2. Integración de sistema incrustado: Microprocesador más periféricos
9.3. Manejo de Herramienta CAD-EDA
9.4. Proyecto Integrador
BIBLIOGRAFIA
“Principles of Digital Design”. Daniel D. Gajski. Prentice Hall.
“The art of digital design”. David Winkel Prentice Hall 1980.
“The Designer’s Guide to VHDL”. Peter J. Ashenden. Morgan Kaufmann
Publishers. 1996
4 “Tecnología Informática”. Fernando Pardo Carpio. Universidad de Valencia
1996.
5. “VHDL for programmable logic”. Kevin Skahill. Addison-Wesley.
6. “VHDL”. Douglas L. Perry. Mc. Graw Hill Inc.
7. “Max+Plus II Getting Started”. Altera.
1
2
3
Descripción del curso:
Los capítulos 1ro al 5to tienen por objeto hacer notar los elementos y tópicos
que el estudiante debería conocer y dominar para poder realizar el proyecto.
El desarrollo del curso sería de la siguiente manera: Las primeras 3 semanas
del curso se llevarán únicamente con el libro de Gajski. A partir de la 4ta semana
se asignarán los proyectos que se deben desarrollar durante el curso, a partir de
entonces las clases se dividirán de la siguiente manera, por una parte continuarán
llevando las clases de los capítulos 1ro al 5to apoyándose en el libro de texto, y
por otra parte se comenzará a partir del capítulo 6, el desarrollo del proyecto.
Durante el curso se tendrán sesiones de Revisión de Diseño con el objetivo
de encaminar el desarrollo de los proyectos en la materia. Paralelamente a las
clases a partir del capítulo 8 se llevarán prácticas de laboratorio.
Terminando los cursos mencionados, todo el tiempo se le dedicará al
desarrollo del proyecto.
De ser necesarias se llevarán a cabo Revisiones de Diseño extras fuera del
horario del curso.
Todos los proyectos deben de ser terminados, la calificación será
preponderantemente proporcional al grado de desarrollo del proyecto. Es
imperativo entregar al menos el proyecto en simulación con su TDS y
metodología de diseño para poder aprobar el curso
Los proyectos terminados serán expuestos a la comunidad estudiantil del
CINVESTAV, recibiendo un distintivo al mejor realizado
Prácticas:
1. Manejo de una herramienta CAD (Maxplus2 tentativamente)
Esta práctica consiste en utilizar una herramienta CAD para capturar y
compilar un diseño, como escoger arquitecturas para síntesis y verificación
de los reportes.
2. Simulación.
Esta práctica se hace lo mismo que la práctica uno pero con un proyecto
propuesto, se simula el sistema y se verifica como responde a vectores de
pruebas.
3. Prácticas con la herramienta.
Consiste en realizar modificaciones a varios programas, completar ejercicios
y realizar las pruebas de simulación que se indiquen. El objetivo es denotar
problemas que se tendrán a la hora de especificar hardware con un lenguaje
de alto nivel. ¿Qué es lo que entiende el sintetizador?.
-Señales contra variables.
-Concatenar y separar buses.
-Conversion de tipos.
-etc.
4. Síntesis.
Esta práctica consiste en sintetizar un circuito en el módulo de desarrollo de
alguna herramienta.
Proyectos.
Ver anexo
Evaluación.
Proyecto 60%
Prácticas y tareas 20% (ponderadas)
Exámenes 20%
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Comunicaciones digitales I
Clave del Curso: EET305-2
Profesor: Dr. Ramón Parra.
1.- Descripción general del curso
1.1 Contexto del curso
El curso de “Comunicaciones Digitales I” es un curso de especialidad
obligatorio para la maestría en ciencias, especialidad Telecomunicaciones en
CINVESTAV Unidad Guadalajara; tiene un valor de 8 créditos, y se imparte en el
segundo cuatrimestre de la maestría. Las materias con que se relacionan son “Señales y
Sistemas Deterministas” y “Probabilidad y Procesos Estocásticos”, del primer
cuatrimestre, “Procesamiento Digital de Señales” del segundo cuatrimestre, y
“Comunicaciones Digitales II” del tercer cuatrimestre. La materia se imparte en dos
sesiones de dos horas por semana, más tiempo de asesorías fuera de clase.
1.2 Datos generales del curso:
Nombre del curso: Comunicaciones Digitales I.
Instructor: Dr. Ramón Parra Michel.
Créditos: 8.
Horas de Curso: 60.
Objetivos general del Curso:
 Que el alumno comprenda las características principales de un sistema
digital de comunicaciones.
 Que el alumno comprenda los criterios teóricos de recepción óptima de
señales en presencia de ruido aditivo gaussiano.
 Que el alumno comprenda el problema de recepción de señales en
canales de banda amplia.
 Que el alumno realice simulaciones de un sistema de comunicaciones
que se desempeñe de acuerdo al especificado por la teoría.
Horario: Lunes y Miércoles de 11:00 a 13:00 horas, en el Salón S4.
Esquema de Trabajo: Sesenta horas de clase. Por cada hora de clase se supone
que el alumno dedica tres horas para estudio y para la realización de ejercicios
relacionados con los temas presentados. La herramienta de software que se
utilizará para los programas de simulación será MATLAB.
Evaluación:
Tareas
20 %
4 exámenes 80 %
2.- Descripción detallada del curso
2.1. Objetivos del curso
2.1.1Objetivo específico del curso.
Entender el concepto de un sistema de comunicaciones, y los elementos que lo
componen cuando el sistema se desea implementar sobre canales con ruido aditivo
gaussiano de banda angosta y banda amplia. Además, determinar para el sistema
considerado, el compromiso existente entre diversos parámetros que intervienen en el
desempeño e inmunidad al ruido de las principales técnicas de transmisión y recepción
de señales digitales, y las métricas que se utilizan para especificar el desempeño del
mismo.
2.1.2 Objetivo académico del curso.
Que el alumno comprenda el contexto en que se implementa un sistema de
comunicaciones digital al nivel de capa física, y entienda los principales elementos que
lo conforman, de manera conceptual, práctica, y con conozca su desempeño teórico. Los
conceptos y temas fundamentales que el alumno deberá entender al finalizar este curso
son los siguientes:
 El concepto de señal, mensaje e información.
 Bloques principales de un sistema de comunicaciones.
 El concepto del canal de comunicaciones.
 Los principales mecanismos de propagación en principales utilizados por
sistemas de comunicación.
 Las principales métricas que se utilizan para determinar el desempeño de un
sistema de comunicaciones.
 El concepto de modulación digital de onda senoidal continua y su relación con la
modulación analógica.
 Las técnicas para hacer eficiente el ancho de banda de las señales transmitidas.
 La representación pasabandas y pasabajas de las señales.
 La representación de las señales moduladas en el espacio de señales.
 El concepto de constelación de señales.
 La caracterización estocástica de las señales y canales de comunicación.
 Los criterios de recepción óptima en presencia de ruido gaussiano aditivo.
 La inmunidad al ruido de los esquemas de recepción coherentes.
 La inmunidad al ruido de los esquemas de recepción no coherentes.
 El problema de sincronización de portadora para sistemas coherentes.
 El concepto de sincronización de símbolo.
 Las principales técnicas de multiplexaje.
 El problema de recepción en canales gaussianos de banda limitada.
 La capacidad de realizar simulaciones de los sistemas de comunicación
estudiados.
 El diagrama a bloques de un sistema de comunicación digital para canales
conformados por ruido gaussiano aditivo y propiedad de limitación en banda.
2.2 Técnica didáctica utilizada
Este curso es impartido mediante diversas técnicas didácticas, en partes se
utilizará Aprendizaje Basado en Casos, y en partes se utilizará Aprendizaje basado en
problemas.
2.3.- Forma de trabajo
 El curso se llevará a cabo con la presentación del profesor de los temas que
contiene el curso, así como el desarrollo de problemas demostrativos.
 Se dejarán ejercicios en clase para reforzar los conceptos aprendidos.
 Se realizarán tareas para reforzar los conceptos aprendidos en clase, las cuales
podrán ser de corte analítico o programas en el ambiente de desarrollo Matlab.
 Se realizarán trabajos de investigación para contrastar las diferentes
aproximaciones que diferentes autores dan al mismo tema.
 Se realizarán exposiciones de temas particulares.
2.4.- Esquema de calificaciones.
80% en 4 Exámenes parciales de 10% cada uno.
20% en tareas, y proyectos de investigación. Cuenta en las tareas y reportes: que
incluyan el nombre del estudiante, del profesor y la materia, que estén las tareas
en limpio, que el problema esté bien definido, la solución estructurada y el
resultado bien establecido.
Entrada hasta los 10 minutos después de inicio de horario de clase. No se
considerará la asistencia.
Correos para enviar los trabajos y tareas: [email protected].
2.5.- RECOMENDACIONES
Las tareas suelen ser consideradas en el diseño de los exámenes.
Tipo de aprendizaje que implica que debemos tomar cartas en el asunto en la
manera de aprender: Realizando implementaciones y discutiendo con nuestros
compañeros.
3. TEMARIO
3.1 INTRODUCION A LOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES (14
horas)
 Introducción
 Información, mensajes y señales
 Bloques que integran el sistema de comunicaciones
 Enfoque del diseño en comunicaciones y medidas de desempeño
 Mecanismos de propagación de ondas de radio
 Modelos de pérdidas por propagación de ondas de radio y Link-Budget
 Modulación de amplitud (2 horas)
 Modulación de frecuencia y fase (2 horas)
 El ruido y la RSR en sistemas de modulación analógica
 Inmunidad al ruido de los sistemas de modulación analógicos
 Conversión de señal analógica a digital (2 horas)
 PROCESAMIENTO DIGITAL DE SEÑALES MEDIANTE MATLAB
3.2 SISTEMAS DE MODULACIÓN DIGITALES (8 horas)





Concepto de modulación digital de onda continua
Técnicas para hacer eficiente el ancho de banda de señales transmitidas
Simulación de un sistema de comunicaciones digital de banda angosta y
desmodulación mediante detector de envolvente y receptor en cuadratura
Técnicas de modulación digital de onda pulsante
Propiedades de las técnicas de modulación por pulsos
3.3.- CARACTERIZACIÓN DE SEÑALES Y SISTEMAS (4 horas)


REPRESENTACIÓN ESTADÍSTICA DE SEÑALES Y SISTEMAS
Aplicación al cálculo de correlación de señales filtradas



Aplicación al cálculo de la densidad espectral de potencia de señales
codificadas
Aplicación al cálculo del receptor digital en presencia de ruido
Representación pasabanda y compleja pasabajas.
3.4 ESPACIO DE SEÑALES (4 horas)





Espacios métricos
Espacios lineales
Representación de señal por funciones ortogonales
Representación espacial de señales
Espacio de señales de energía finita
3.5 CANALES DE COMUNICACIÓN (6 hrs)










Clasificación de sistemas de comunicaciones
Medios de propagación utilizados por diferentes sistemas de comunicación
Los fenómenos de propagación del canal de radiocomunicaciones
Transformación de señales en canales analógicos
Multitrayectoria y desvanecimientos
Modelos matemáticos de canales continuos
Modelos estadísticos
Canales de banda angosta
Canales de banda amplia
Canales de sistemas MIMO
3.6.- ESQUEMAS DE RECEPCIÓN ÓPTIMA DE SEÑALES DIGITALES
EN CANALES DE BANDA ANGOSTA (10 horas)








Criterios de recepción
Algoritmos para detección coherente
Filtros acoplados
Inmunidad al ruido de la detección coherente
Receptores no coherentes
Inmunidad al ruido de la detección no coherente
Canales con desvanecimiento temporal
Diversidad en la recepción
3.7.- SINCRONIZACION DE PORTADORA Y SÍMBOLO (4 horas)




El problema de sincronización de portadora
Técnicas para resolver el problema de estimación de portadora
Sincronización de símbolo
Algoritmo ELG
3.8.- ESQUEMAS DE MULTIPLEXAJE (4 horas)

Teoría de multiplexaje




Acceso múltiple por división de código
Acceso múltiple por división de tiempo
Acceso múltiple por división de frecuencia y OFDM
Acceso múltiple por división de espacio
3.9.- ESQUEMAS DE RECEPCIÓN ÓPTIMA DE SEÑALES DIGITALES EN
CANALES DE BANDA AMPLIA (6 horas)



El problema de estimación de canal
Detección mediante Igualación de Canal
o Igualador Zero-Forcing
o Igualador Lineal MSE
o Igualador de decisión retroalimentada
Detección mediante MLSE y el VA
4.- Bibliografía
4.1. Libros de Texto
[1] Bernard Sklar, “Digital Communications”, 2nd Edition, Prentice Hall 2001.
[2] John G. Proakis, “Digital Communications”, 3rd Edition, McGraw-Hill 1995.
4.2. Libros de apoyo
[1] Simon Haykin, “An introduction to analog & digital communications”, Wiley.
[2]
Louis Frenzel, “Sistemas Electrónicos de Comunicaciones”, Editorial
Alfaomega, 2003.
[3] B. P. Lathi, “Modern Digital and Analog Communication Systems”, 3th Edition,
Edit. Oxford University Press, 1998. O bien su traducción al español.
[4] Louis E. Frenzel, “Electrónica para Communicaciones”, Edit. McGraw-Hill, 3ra
edición, 2001.
[5] Bruce Carlson, Paul B. Crilly, Janet C. Rutledge, “Communication Systems”,
4th Edition, McGraw-Hill 2002.
[6] Leon Couch II, “Digital and Analog Communication Systems”, 5th Edition,
Prentice Hall 1997.
[7] Athanasios Papoulis, “Probability, Random Variables and Stochastic Processes”,
3th Edition, Mc Graw-Hill, 1991.
[8] J. D. Parsons, “The Mobile Radio Propagation Channel”, John Wiley & Sons,
1992.
[9] Theodore S. Rappaport, “Wireless Communications”, Prentice Hall PTR (IEEE
Press), 1996.
[10] William C. Jakes, “Microwave Mobile Communications”, AT&T, 1974, IEEE
Press. (Reimpresión) 1994.
[11] K. Sam Shanmugan, Michel C. Jeruchim, Phillip babalan, “Simulation of
Communications Systems”, Plenum Press 1992.
[12] Heinrich Meyr, Marc moeneclaey, Stefan A. Fechtel, “Digital Communications
Receivers”, John Wiley & Sons, 1998.
[13] Harry Van Trees, “Detection, Estimation and Modulation Theory, Part I”, John
Wiley & Sons, 1968.
[14] David Middleton, “An Introduction to Statistical Communication Theory,”Mc
Graw-Hill, 1960.
[15] John G. Proakis, Masoud Salehi, “Contemporary Communication Systems
using Matlab”, Thompson Learning, 2000.
[16] Raymond Steele, “Mobile Radio Communications”, IEEE Press, New York
1992.
[17] L. E. Frankes, “Signal Theory”, Prentice Hall 1969.
[18] Carl W. Helstrom, “Statistical Theory of Signal Detection”, Pergamon Press
1968, 2nd Edition.
[19] Marvin K. Simon, Sami H. Hinedi, William C. Lindsey, “Digital
Communication Techniques”, Prentice Hall 1995.
Circuitos de RF I: Principios Básicos. (Tópicos
Avanzados de Ingeniería Eléctrica)
Clave Curso: EE305-2
Profesor: Dr. J. R. Loo Yau
Objetivo: el objetivo del curso es el de proporcionar al alumno las herramientas
básicas y necesarias para el análisis de circuitos de RF. Por otro lado, el curso
también tiene el firme propósito de instruir al alumno en las diferentes técnicas de
calibración de los analizadores de redes vectorial.
Temas:
1.- Teoría de Redes para Circuitos en Bajas Frecuencia (6 horas).
1.1.- Parámetros Z.
1.2.- Parámetros Y.
1.3- Parámetros ABCD.
1.4.- Transformación entre parámetros Z, Y y ABCD.
2.- Teoría de Redes para Circuitos en Altas Frecuencias (6 horas).
2.1.- Parámetros S.
2.2.- Parámetros T.
2.3.- Transformación entre parámetros S a Z, Y, ABCD y T.
3.- Aplicación de Teoría de Redes para Analizar Circuitos de RF (7 horas).
3.1.- Análisis de circuitos de RF.
3.2.- De-embbeding.
4.- Línea de Transmisión (7 horas).
4.1.- Circuito equivalente eléctrico de una línea de transmisión.
4.2.- Onda de propagación en una línea de transmisión.
4.3.- La línea de transmisión sin pérdidas.
4.4.- La línea de transmisión terminada con una impedancia diferente de Z0.
5.- Carta de Smith (7 horas).
5.1.- Introducción.
5.2.- Construcción de la carta de Smith
5.2.- Manejo de la carta de Smith.
5.3- Determinación del VSWR utilizando la carta de Smith.
6.- Técnicas de Calibración para analizadores de redes vectoriales (7 horas)
6.1.- Short-Open-Load-Thru.
6.2.- Thru-Reflect-Line..
6.3.- Thru-Attenuator-Reflect.
6.4.- Line-Reflect-Match.
6.5.- Line-Reflect-Line.
Tercer Cuatrimestre (Junio-Agosto)
Circuitos de RF II: (Tópicos Avanzados de Ingeniería
Eléctrica II)
Clave del curso: EED308-3
Profesor: Dr. J. R. Loo Yau
Objetivo: el objetivo del curso es el de proporcionar al alumno las herramientas
básicas para el diseño de amplificadores de RF en pequeña señal. Así mismo este
curso explora los circuitos no lineales como osciladores, mezcladores y
amplificadores de potencia, todos bloques de un sistema de comunicación de RF.
Se busca que en este curso los estudiantes tengan la capacidad de manejar los
simuladores de circuitos de RF como Adavance Design System (ADS) y Eagleware.
1.- Síntesis de línea de transmisión.
1.1.- Ecuaciones para el diseño de líneas de transmisión.
2.- Acoplamiento de impedancia
2.1.- Acoplamiento con elementos concentrados.
2.2.- Acoplamiento con elementos distribuidos.
2.2.1.- Redes con un solo stub.
2.2.2.- Redes con dos stub.
3.- Filtros pasivos con elementos distribuidos y concentrados.
3.1.- Filtros pasa bajas.
3.2.- Filtros pasa altas.
3.3.- Filtros pasa banda.
4.- Amplificadores de propósito general.
4.1.- Círculos de estabilidad.
4.2.- Círculos de ganancia.
4.3.- Amplificador de alta ganancia.
4.4.- Círculos de ruido.
4.5.- Amplificador de bajo ruido.
4.6.- Amplificador multi-etapas.
5.- Osciladores de RF.
5.1.- Principio de oscilación.
5.2.- Diseño de osciladores con parámetros de dispersión.
5.3.- Pruebas para osciladores.
6.- Mezcladores.
6.1.- Mezcladores con diodos
6.2.- Mezcladores con transistores.
6.3.- Pruebas para mezcladores.
7.- Amplificadores de potencia.
7.1.- Clase A.
7.2.- Clase B.
7.3.- Clase F
7.4.- Clase E.
7.5.- Pruebas para los amplificadores de potencia.
-------------------------------------------------------------------------------
Tecnología de fabricación en VLSI
Clave del curso: EED307-3 (Opcional como curso relacionado con el proyecto de
Maestría).
INSTRUCTOR:
Dr. Juan Luis del Valle
SESION:
Martes y Viernes, 9:00-11:00 Hrs
Unidad Guadalajara
PERIODO:
3º. Cuatrimestre. Septiembre-Diciembre
GENERACIÓN:
2007-2008
La innovación tecnológica podría definirse como la velocidad con que una idea, un
sistema o un producto pueden llegar al mercado para satisfacer una necesidad de la
sociedad en los términos más ventajosos. La industria de los semiconductores es una
organización de industrias relacionadas cuya principal motivación es la innovación
tecnológica. Es por esto que esta industria es una de las industrias más importantes en
la economía mundial. El desarrollo tecnológico no es una actividad aislada, es parte de
una actividad global, de una organización orientada a la innovación tecnológica, en la
cual la investigación científica, la ingeniería, el mercadeo y los negocios juegan un
papel primordial.
El curso revisa en detalle los más importantes procesos de fabricación de circuitos
integrados en la tecnología CMOS, en la que los óxidos y los metales juegan un papel
de la misma importancia que los materiales semiconductores. Los óxidos junto con los
semiconductores definen las regiones activas del dispositivo, sirven como mascaras para
la definición de procesos selectivos, aíslan eléctricamente los dispositivos y aíslan
diferentes capas de metalización. Los metales aseguran la formación de contactos
ohmicos a los dispositivos, la interconexión entre dispositivos y bloques del sistema y
juegan el importante papel de medio de comunicación con el mundo exterior. En el
curso se describen los principios básicos de los procesos, el equipo y los modelos de los
procesos de fotolitografia, la implantación de impurezas, la difusión de impurezas, los
procesos de oxidación térmica y a baja temperatura, los procesos de grabado así como
los de metalización y nivelado de las superficies. Durante el curso se introducen los
programas de T-CAD que permiten la simulación de los procesos así como la
simulación de dispositivos en 2 y 3 dimensiones.
Tesis de Maestría.
Como parte de su grado de Maestría en Ingeniería Eléctrica, se requiere a los
estudiantes a preparar una Tesis. Las tesis son diseñadas para medir la habilidad de los
estudiantes en el desarrollo de un tópico particular de investigación, analizar sus
resultados de su investigación y su habilidad de comunicación escrita y oral.
Contenido:
6. Introducción a la Tecnología de VLSI
7. Procesos básicos de manufactura






Fotolitografia
Difusión térmica de impurezas
Implantación iónica de impurezas
Oxidación
Deposición
Grabado
8. Introducción a la simulación de procesos y dispositivos usando herramientas de
diseño asistido por computadora, T-CAD ISE.
9. Simulación de dispositivos básicos: Diodos, BJT y CMOS.
10. Proyecto de simulación.
Referencias:
11. Silicon VLSI Technology. Fundamentals, Practice and Modeling. J.D.
Plummer, M.D. Deal, P:B. Griffin. Prentice Hall, 2000.
12. Manuales de ISE.
13. IEEE Transactions on Electron devices. Artículos de interés.
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Teoría Electromagnética. Antenas
Clave del curso: EES301-3
Pendiente
-------------------------------------------------------------------------------
Procesamiento digital de señales para
telecomunicaciones
Clave del curso: EET306-3
Pendiente
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DISEÑO DIGITAL III
Clave del Curso: EED308-3
INSTRUCTOR:
Dr. Mariano Aguirre
Intel, Tlaquepaque Jal.
SESION:
Martes y Jueves, 18:00-20:00 Hrs
Unidad Guadalajara
PERIODO:
2do. Cuatrimestre. Mayo-Agosto
GENERACIÓN:
2007-2008
DISEÑO DIGITAL III
DESCRIPCIÓN:
Este curso se dirige al estudio de los subsistemas que conforman la arquitectura
de un sistema digital complejo (Ps, DSPs y ASICs) y su interacción con los elementos
periféricos. Los temas que se revisan abarcan la descripción de su funcionamiento, la
cuantificación de su desempeño y las técnicas de diseño para su optimización. Así
mismo, se estudian los conceptos de desarrollo de software para explotar sus
características principales. Se estimula el desarrollo de modelos HDL, y la síntesis
lógica y física en un flujo de diseño basado en celdas estándar.
OBJETIVO GENERAL:
Desarrollar los conocimientos y habilidades necesarias para diseñar un sistema
digital complejo, tomando como base el análisis y diseño de un sistema de
procesamiento digital moderno, desde la especificación de su arquitectura hasta su
implementación en un circuito integrado, usando un flujo de diseño con celdas estándar.
OBJETIVOS PARTICULARES:
- Desarrollar la habilidad de utilizar un enfoque jerárquico para analizar un sistema
complejo.
- Entender el funcionamiento de los subsistemas que integran un sistema de cómputo.
- Comprender las interacciones principales de la interfase hardware/software.
- Aprender a determinar las características del desempeño de un sistema de cómputo, y
entender las técnicas de diseño que permiten mejorarlo.
- Ejercitar las herramientas de diseño asistido por computadora para realizar la síntesis
lógica y física de un sistema digital, enfocando su realización en un circuito integrado.
TEMARIO:
Tema 1. Introducción a la arquitectura de computadoras.
1.1. Conceptos y convenciones.
1.2. Componentes de un sistema de cómputo.
1.3. Interfase Hardware/Software.
Tema 2. Cuantificación del desempeño de un sistema de cómputo.
2.1. Métricas de desempeño.
2.2. Comparación de arquitecturas de procesadores modernos.
Tema 3. Definición de la arquitectura del conjunto de instrucciones.
3.1. Elementos de una instrucción.
3.2. Tipos de instrucciones.
3.3. Soporte para las instrucciones en el hardware.
Tema 4. Aritmética de computadoras.
4.1. Representación de números.
4.2. Operaciones aritméticas y lógicas.
4.3. Diseño de una Unidad Aritmética Lógica.
4.4. Operaciones complejas.
4.5. Operaciones en punto flotante.
Tema 5. Ruta de datos y Ruta de control.
5.1. Diseño de la ruta de datos.
5.2. Realización multi-ciclos.
5.3. Diseño de la ruta de control.
Tema 6. Optimizando el desempeño del sistema de procesamiento.
6.1. Realización en Pipeline
6.2. Problemas en un Pipeline.
6.3. Pipeline superescalar y dinámico
6.4. Diseño del sistema de memoria.
6.5. Memoria virtual.
Tema 7. Interconectando dispositivos periféricos.
7.1. Estimando el desempeño de los dispositivos de Entrada/Salida.
7.2. Tipos y características de los dispositivos de Entrada/Salida.
7.3. Buses de interconexión.
Tema 8. Sistemas multi-procesadores.
8.1. Programación de multi-procesadores.
8.2. Interconexión de multi-procesadores
BIBLIOGRAFIA
VHDL
Digital Design and Modeling with VHDL and Synthesis
K. C. Chang
IEEE Computer Society Press
The designer's guide to VHDL
P. J. Ashenden
Morgan Kaufmann
Circuit Design with VHDL
Volnei A. Pedroni
MIT Press
VERILOG
The Verilog Hardware Description Language
D. E. Thomas and P. R. Moorby
Kluwer Academic Publishers
Advanced Digital Logic Design: Using Verilog, FSM and Synthesis for FPGAs
Sunggu Lee
Thomson-Engineering
Designing Digital Computer Systems with VERILOG
David J. Lilja, Sachin Sapatnekar
Cambridge University Press
DISEÑO DIGITAL
Digital Design: Principles and Practices
John F. Wakerly
Pearson Education
Digital Design
M. Morris Mano
Pearson Education
Application-Specific Integrated Circuits
M. J. S. Smith
Addison Wesley
ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS
Computer Organization and Design
J.L. Hennessy, D.A. Patterson
Morgan Kaufmann
Computer Architecture and Organization
J.P. Hayes.
McGraw-Hill
Computer System Architecture
Morris Mano
Prentice Hall
TEMA
HRS
Tema 1. Introducción a la arquitectura de computadoras.
1.1. Conceptos y convenciones.
1
1.2. Componentes de un sistema de cómputo.
1
1.3. Interfase Hardware/Software.
2
Tema 2. Cuantificación del desempeño de un sistema de cómputo.
2.1. Métricas de desempeño.
1
2.2. Comparación de arquitecturas de procesadores modernos.
2
Tema 3. Definición de la arquitectura del conjunto de instrucciones.
3.1. Elementos de una instrucción.
1
3.2. Tipos de instrucciones.
2
3.3. Soporte para las instrucciones en el hardware.
2
Examen 1
2
Tema 4. Aritmética de computadoras.
4.1. Representación de números.
2
4.2. Operaciones aritméticas y lógicas.
2
4.3. Diseño de una Unidad Aritmética Lógica.
4
4.4. Operaciones complejas.
2
4.5. Operaciones en punto flotante.
4
Tema 5. Ruta de datos y Ruta de control.
5.1. Diseño de la ruta de datos.
4
5.2. Realización multi-ciclos.
2
5.3. Diseño de la ruta de control.
4
Tema 6. Optimizando el desempeño del sistema de procesamiento.
6.1. Realización en Pipeline
2
6.2. Problemas en un Pipeline.
1
6.3. Pipeline superescalar y dinámico
1
6.4. Diseño del sistema de memoria.
4
6.5. Memoria virtual.
1
Tema 7. Interconectando dispositivos periféricos.
7.1. Estimando el desempeño de los dispositivos de Entrada/Salida.
1
7.2. Tipos y características de los dispositivos de Entrada/Salida.
2
7.3. Buses de interconexión.
2
Examen 2
2
Tema 8. Sistemas multi-procesadores.
8.1. Programación de multi-procesadores.
2
8.2. Interconexión de multi-procesadores
2
Seminario
2
TOTAL
EVALUACION
60
FECHA
3 Exámenes parciales
Examen 1 (Temas 1, 2 y 3)
20%
Examen 2 (Temas 4, 5, 6 y 7)
20%
1 Proyecto (3 Reportes de avance)
Definición de la Arquitectura
10%
Simulación del Modelo HDL
20%
Reporte final:
20%
Resultados de síntesis
Simulación post-síntesis
Exposición
10%
Cursos Opcionales.
Física de Semiconductores.
INSTRUCTOR:
Dr. Juan Luis del Valle
SESION:
Lunes a Viernes, 9:00-13:00 Hrs
Unidad Guadalajara
PERIODO:
Propedeutico. Junio 2007
GENERACIÓN:
2006-2007
Descripcion.
Los materiales semiconductores son la base de los dispositivos electrónicos modernos
que han producido un salto cuantitativo en la sociedad de nuestros días. En este curso se
revisan las principales propiedades de estos materiales sobre la base de conceptos
elementales de física moderna, mecánica quántica y física del estado sólido. Se
introducen las propiedades de transporte electrónico como resultado de la propagación
de ondas electrónicas dentro de un cristal que conducen a los diagramas de bandas de
energía y a los conceptos de ancho de banda prohibida y masa efectiva de los electrones.
Se describen los conceptos de huecos y electrones como partículas portadoras de carga
y se explica como pueden cambiarse a voluntad estas concentraciones de portadores en
bases estadísticas, asimismo se introducen las tecnologías de crecimiento de cristales
semiconductores y de su dopado. Se describen los fenómenos de dispersión que
determinan la movilidad de los portadores de carga y la resistividad de los
semiconductores. Se cubren los tópicos de interacción de estos materiales con la
radiación que dan lugar a los efectos de fotoconductividad y emisión de luz. Finalmente
se desarrollan las ecuaciones básicas de transporte, electrostáticas y de continuidad de
carga que se aplican formalmente a la descripción de las propiedades de las uniones p-n,
un bloque básico de construcción de los dispositivos con semiconductores.
Objetivos Instruccionales. Los estudiantes deberán: ser capaces de explicar la
diferencia entre metales, aislantes y semiconductores, sobre la base del comportamiento
de los electrones en los sólidos. Explicar las propiedades elementales de los
semiconductores sobre la base de sus diagramas de bandas de energía, así mismo,
distinguir entre semiconductores elementales y semiconductores compuestos. Entender
las relaciones entre la resistividad de los semiconductores y la movilidad de los
portadores de carga y su concentración en equilibrio térmico. Entender las propiedades
de los semiconductores fuera de equilibrio térmico, tales como la inyección de
portadores en exceso, su tiempo de vida y los mecanismos de generaciónrecombinación. Finalmente deberán poder explicar las propiedades eléctricas y electroópticas de las uniones p-n en función de la solución de las ecuaciones básicas de
electrostática, continuidad, y dinámicas de los portadores fuera de equilibrio.
CONTENIDO:
1. Electrones en los sólidos
1.1 Resistores, conductividad. Modelo de Drude
1.2 Estructura de los semiconductores. Orden y cristales.
1.3 Conceptos de mecánica quántica. El átomo de Hidrogeno.
1.4. Ecuación de Schrodinger. El problema del electrón libre,
concepto de densidad de estados. El pozo de potencial.
1.5. Estadistica de los electrones.
1.6. De los niveles atómicos a las bandas de energía.
1.7. Metales, semiconductores, aislantes.
2. Electrones y huecos en los semiconductores. Equilibrio Termico
2.1 El concepto de masa efectiva en los semiconductores.
2.2 El concepto de hueco.
2.3 Estructuras de bandas de algunos semiconductores.
2.4 Semiconductores Intrínsecos. Densidad de portadores.
Nivel de Fermi.
2.5 Semiconductores Extrínsecos. Dopamiento y densidad de portadores.
2.6 Nivel de Fermi extrínseco.
3. Dinámica de los portadores de carga en los semiconductores. Fuera de equilibrio
3.1 Dispersión de los portadores libres en semiconductores.
3.2 Relación entre la velocidad de arrastre y el campo aplicado.
3.3 Efectos de campos elevados. Ruptura por avalancha.
3.4 Transporte de los portadores libres por difusión.
3.5 Efectos de difusión y arrastre.
3.6 Inyección de carga y casi-equilibrio.
3.7 Generación y recombinación de electrones y huecos.
3.8 Longitud de difusión y ecuaciones de continuidad.
3.9 Las cinco ecuaciones en análisis de semiconductores.
4. La Unión P-N
4.1 Introducción.
4.2 Electrostática de las uniones P-N
4.3 Union P-N ideal. Características Corriente-Voltaje.
4.4 Union P-N real. Voltaje de Ruptura.
4.5 Union P-N real. Corrientes de recombinación-generación.
4.6 Union P-N real. Efectos de alto nivel de inyección. Resistencia serie.
4.7 Unión P-N real. Modelos a pequeña señal.
Bibliografia:
1.Introduction to Electronic Devices. Michael Shur. Jonh Wiley & Sons. 1996
2. Notas del curso