Πληροφορίες Μαθήματος

  1. Περιγραφή

    2. Οι στόχοι του μαθήματος ΗΥ327, "Ψηφιακά Ηλεκτρονικά", είναι (1) η εκμάθηση των ηλεκτρικών και κυκλωματικών ιδιοτήτων των τρανζίστορ των σύγχρονων διεργασιών κατασκευής, οσον αφορά την σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων, (2) η εκμάθηση των θεωρητικών θεμελιωδών γνώσεων σχεδίασης Ψηφιακών Συστημάτων σε επίπεδο τρανζίστορ και διασυνδέσεων, (3) η εξοικείωση στην χειρονακτική φυσική σχεδίαση στο επίπεδο των μασκών του πυριτίου, (4) η κατανόηση των φυσικών, πρακτικών και παρασιτικών χαρακτηριστικών των συσκευών στο πυρίτιο, οι οποίες επιδρούν και επηρρεάζουν την σχεδίαση κυκλωμάτων είτε υψηλής ταχύτητας είτε χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας.

    Το μάθημα δίνει έμφαση στην πρακτική σχεδίαση πραγματικών κυκλωμάτων, δίνοντας μεν βάση στις ιδιοτήτες της φυσικής των ημιαγωγών, χωρίς όμως δε να εστιάζει σε βάθος στα σχετικά φυσικά φαινόμενα, φυσική και μαθηματική θεωρία. Η σχεδίαση διδάσκεται στο φυσικό επίπεδο των μασκών του πυριτίου, με την βοήθεια εργαλείων σχεδίασης και εξόρυξης των συσκευών που προκύπτουν απο τις μάσκες. Επιπλέον, η εκμάθηση και εξοικίωση με την αναλογική φύση των τρανζίστορ και των σχετικών κυκλωμάτων ενισχύεται με την χρήση του SPICE, προγράμματος προσομοίωσης ηλεκτρικών κυκλωμάτων συνεχούς χρόνου. Με την χρήση των παραπάνω γίνονται αντιληπτές, χωρίς μαθηματική εκβάθυνση τα αναλογικά φαινόμενα και δεδομένα που επηρρεάζουν το κύκλωμα υπο σχεδίαση.

  2. Ύλη

    1. Εγκυκλοπαιδική εισαγωγή στον τρόπο και το κόστος κατασκευής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.
    2. Ιδιότητες ψηφιακών κυκλωμάτων: επίπεδο θορύβου, επανάκτηση δυναμικού, καμπύλη μεταβίβασης, προσέγγιση ως κύκλωμα RC.
    3. Επιγραμματική περιγραφή του τρόπου λειτουργίας διόδων και τρανζίστορ.
    4. Τα transistors NMOS και PMOS ως διακόπτες. Παρασιτικά του στοιχεία: αντίσταση, χωρητικότητα.
    5. Συνδυαστικές λογικές πύλες CMOS/NMOS: υλοποίηση, ιδιότητες. Καθυστέρηση, Κατανάλωση ενέργειας.
    6. Γεωμετρική φυσική σχεδίαση σε επίπεδο τρανζίστορ
    7. Ιδιότητες των Αγωγών: παρασιτική αντίσταση, χωρητικότητα, μοντέλο καθυστέρησης Elmore.
    8. Δυναμική Λογική, τρανζίστορ μετάβασης, σύγκριση δυναμικής/στατικής λογικής
    9. Ακολουθιακά κυκλώματα σε επίπεδο τρανζίστορ: μανταλωτές, καταχωρητές, προφόρτιση, δι-φασικά συστήματα.
    10. Μελέτη παραδειγμάτων σχεδίασης σε επίπεδο τρανζίστορ: λογικά και αριθμητικά κυκλώματα.
    11. Στατική και Δυναμική RAM: τρόποι υλοποίησης και ιδιότητες.

  3. Ασκήσεις

    4. Το μάθημα περιλαμβάνει τέσσερις ασκήσεις, οι οποίες απαιτούν ενα μίγμα θεωρητικής και πρακτικής εργασίας. Ο στόχος των ασκήσεων είναι η εξοικείωση με την χειρονακτική σχεδίαση πρακτικών κυκλωμάτων, την μέτρηση των ηλεκτρικών χαρακτηριστικών τους, και την εξάσκηση στην βελτιστοποίηση τους, ανάλογα με την εφαρμογή και τις απαιτήσεις.

  4. Βαθμολόγηση

    5. Η βαθμολόγηση θα γίνεται με τους εξής γνώμονες:


    Οι στόχοι της παραπάνω κατανομής ποσοστών είναι η διαρκής αξιολόγηση των φοιτητών κατά την διάρκεια του εξαμήνου και η εξαγωγή του τελικού βαθμού απο όσο το δυνατόν περισσότερα δείγματα γνώσεων.

  5. Προαπαιτούμενα Μαθήματα

    6. Το ΗΥ327 έχει ως προαπαιτούμενο μάθημα το ΗΥ130 - Ψηφιακή Σχεδίαση.

  6. Μονάδες

    7. Το μάθημα είναι επιλογής (Ε4), αντιστοιχεί σε 4 Διδακτικές Μονάδες, 6 μονάδες ECTS και βρίσκεται στην Περιοχή του Υλικού.
Χ. Σωτηρίου - Tελευταία ενημέρωση - 4/10/2020.