VLSI áramkörök

A tantárgy angol neve: VLSI Circuits

Adatlap utolsó módosítása: 2006. július 1.

Tantárgy lejárati dátuma: 2013. június 30.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Villamosmérnöki Szak

Mikrorendszerek és Moduláramkörök 2

Fő szakirány

Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIEE3061 6 4/0/0/v 5 1/1
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Kovács Ferenc,
4. A tantárgy előadója

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Dr. Kovács Ferenc

Egyetemi tanár

Elektronikus Eszközök Tsz

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

Elektronika I., Elektronikai technológia, Digitális technika

6. Előtanulmányi rend
Ajánlott:

Tematikaütközés miatt a tárgyat csak azok vehetik fel, akik korábban nem hallgatták a következő tárgyakat:

-

7. A tantárgy célkitűzése

Nagybonyolultságú (VLSI) integrált áramkörök konstrukciójának, fontosabb jellemzőinek és tipikus alkalmazási területeinek bemutatása, mind a tisztán logikai elemeket, mind az analóg áramköri egységeket is tartalmazó megoldásokra.

8. A tantárgy részletes tematikája

VLSI áramkörök konstrukciós kérdései. A tervezés lépései, CAD rendszerek. Tervezés magasszintű nyelveken (VHDL). Áramköri elrendezés, layout minimalizálás, parazita elemek. Az áramkörök szimulációja. A tesztelés problémái. Megtervezett eszközök technológia-független újrahasznosítása.

Statikus és dinamikus CMOS és BiCMOS logikák. TTL, ECL és CML rendszerek. GaAs alapú logikák. A teljesítmény-sebesség szorzat. A sebesség-növelés és fogyasztás-csökkentés eszközei és problémái, hagyományos és újszerű alapáramkörök. Adiabatikus és töltés-visszanyerő áramköri megoldások.

Mikroprocesszorok, mikrokontrollerek és jelfeldolgozó processzorok felépítése, főbb egységeinek áramköri megoldásai. Harvard-struktúrájú processzorok. Statikus és dinamikus memóriák, redundáns áramkörök alkalmazása. Flash-memóriák, PCMCIA-kártyák. Dual-port memóriák, FIFO-k, barrel-shifterek és jellemző alkalmazási területeik. A műsorszórás, a hírközlés, az automatika és az orvoselektronika jellegzetes VLSI áramköreinek felépítése és alkalmazása. Az Intellectual Property (IP) fogalma. Kommunikáció chipen belül és chipek között. Az I2C busz működése.

Programozható logikai hálók, maszk-programozott áramkörök. Alkalmazás-specifikus integrált áramkörök (ASIC). A felhasználó által programozható áramkörök. Az FPGA és EPLD struktúrák változatai és alkalmazásuk szempontjai; illékonyság, rekonfigurálhatóság. Az anti-fuse struktúra. Időzítési kérdések. A programozható-, valamint a közvetlenül sziliciumra tervezett áramkörök összevetése műszaki és gazdaságossági szempontok alapján.

Az analóg és a vegyesen digitális/analóg áramkörök felépítése. Integrált műveleti erősítők, komparátorok, áramtükrök. Offset-kompenzálás, zaj, slew-rate, kivezérelhetőség. A/D és D/A átalakítók, jellegzetes konstrukciós problémáik; szimmetria-követelmények, kalibrálás, hőfokstabilitás. A töltés-újraelosztásos A/D átalakító működése. Flash-átalakítók, a subrange technika. Feszültség-referencia és feszültség-megemelő áramkörök. Kapcsolt kapacitású szűrők működése. Sejtprocesszorok, neurális hálózatok. Nagyfrekvenciás integrált áramkörök speciális konstrukciós megoldásai; integrált induktivitások. Rádiófrekvenciás erősítők, vevők, transmitterek, frekvencia-szintetizálók, feszültség-vezérelt oszcillátorok, fázis-zárt hurkok, hálózat-interfészek áramkörei. Intelligens (smart power) teljesítmény-áramkörök.

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

Előadás, amelynek keretében néhány, gyakorlati ismereteket is nyújtó példát ismertetünk.

10. Követelmények
  1. A szorgalmi időszakban: A félév elején egy kb. 15 óra otthoni elfoglaltságot jelentő házifeladatot adunk ki a második héten, beadás a 8. héten. A tárgyból 1 db. nagyzárthelyit íratunk. A vizsgára bocsátás feltételei: a feladat legalább elégséges szintű teljesítése és a nagyzárthelyi minimum elégséges szintű megírása.. A megszerzett aláírás a következő szemeszterekben érvényes.
  2. A vizsgaidőszakban: A vizsgáztatás módja: irásbeli vizsga, amelynek alapján a hallgatók az elégségestől a jó-ig megajánlott jegyet kapnak. Az elégtelen irásbeli elégtelen vizsgát jelent. A többiek javításért, illetőleg jelesért szóbelizhetnek.
  3. Elővizsga: Az elővizsga feltétele minimum 4-es nagyzárthelyi eredmény.
11. Pótlási lehetőségek

A nagyzárthelyi pótlására a félév során egy alkalommal lehetőséget biztosítunk. Vizsgaidőszakban a nagyzárthelyi a TVSz szerint pótolható. A feladat vizsgaidőszakban történő beadására nincs mód.

12. Konzultációs lehetőségek

Zh írás előtt ill. vizsganapok előtt az előadóval történt személyes egyeztetéssel lehet konzultálni.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

Mikroelektronika és Elektronikai Technológia, Szerk. Dr. Mojzes I., Műszaki Könyvk., 1996.

A. Douglas, P. K. Eshraghian: Basic VLSI Design, Systems and Circuits. Prentice Hall, 1988.

P. E. Allen, D. R. Holbery: CMOS Analog Circuit Design, Oxford Ed., 1987

D. Green: Digital Electronics, Addison Wesley, 1998.

J. B. Kuo, J. Lou: Low-Voltage CMOS VLSI Circuits, J. Wiley, 1999.

A hallgatók ezen felül 4-5 angol nyelvű, a tematikával foglalkozó összefoglaló cikk sokszorosított másolatát is megkapják.

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

:

Kontakt óra

60

Félévközi készülés órákra

15

Felkészülés zárthelyire

15

Házi feladat elkészítése

15

Kijelölt írásos tananyag elsajátítása

15

..

Vizsgafelkészülés

30

Összesen

150

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Dr. Kovács Ferenc

egyetemi tanár

Elektronikus Eszközök Tsz.