INFORME TRABAJO COLABORATIVO 3Luis Alexander Hoyos SolanoGeovanny Martínez Gordon

Emerson HernándezChirystian Ferney Serrano

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA. Escuela de Ciencias Básicas Tecnología e Ingeniería

Programa de Ingeniería ElectrónicaColombia

Lalex_29@hotmail.comgiovannyamg@hotmail.comemsamedical@hotmail.com

ingenieroelectronicoc@hotmail.com

RESUMEN: En este proyecto se realiza un resumen de la Unidad 3 del módulo de Microelectrónica de la Universidad Nacional Abierta y a Distancia en donde se tienen en cuenta aspectos de suma importancia en la utilización de PLDs (dispositivos lógicos programables), reconociendo el diseño y aplicaciones de diferentes dispositivos con lógica programable; también se desarrolla un ejercicio en donde se evidencia el diseño en DSCH y su respectiva compilación en Microwind.

PALABRAS CLAVE: Dispositivos lógicos programables (PLDs), DSP, FPGAs, FPAA, programa DSCH, programa Microwind.

INTRODUCCION

Los circuitos digitales constituyen e integran dispositivos SMD incorporados dentro de circuitos integrados como también en sistemas de control PLC que normalmente son utilizados en procesos de control, esta tecnología también es utilizada para simplificar circuitos dentro de los equipos de alto rendimiento NAND y NOR que con compuertas AND y OR. Las compuertas

NAND y NOR son más fáciles de fabricar con compuertas electrónicas y son las compuertas básicas usadas en todas las familias de CI lógico digitales. Debido a la importancia de las compuertas NAND y NOR en el diseño de circuitos digitales se han desarrollado reglas y procedimientos para la conversión de funciones de Boole en términos de AND, OR y NOT a diagramas lógicos equivalentes en NAND y NOR. La microelectrónica constituye un ámbito de conocimiento que permite a desarrollar nuevos productos derivados del avance tecnológico a partir de las propiedades y los procesos de miniaturización a gran escala.El desarrollo de las tecnologías se ha centrado desde su inicio en la búsqueda de soluciones en la dimensión macroscópica como la realización de grandes sistemas técnicos a través de la microelectrónica, orientada a la creación de sistemas en pequeña escala e incluso a la obtención de soluciones macroscópicas desde el conocimiento del ámbito de la macro ingeniería.

FPAA (FIELD PROGRAMMABLE ANALOG ARRAY)

Los circuitos análogos programables son el equivalente análogo de los circuitos digitales

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FPGA. Este circuito puede ser configurado para implementar una variedad de funciones análogas, el circuito consta de bloques análogos configurables (CAB), una red de interconexión programable y un registro para almacenar los bits de la configuración de la FPAA.

DISEÑO USANDO CIRCUITOS FPAAs

Se deben definir las especificaciones y requerimientos; hacer el diseño del circuito análogo; la simulación (AC) del circuito; la simulación (análisis transitorio) para verificar la respuesta en el dominio del tiempo; la implementación del diseño usando un circuito FPAA; Test del circuito.

DISEÑO ANALOGO CON COMPONENTES EXTERNOS

Se deben definir especificaciones y requerimientos; considerar las limitaciones de los circuitos IspPAC; diseño del circuito análogo; simulación (AC); simulación (transitorio); implementación del diseño usando FPAA; Test del circuito.

DSP (PROCESADORES DIGITALES DE SEÑALES)

DSP se refiere a microprocesadores específicamente diseñados para realizar procesado digital de señal. Utilizan arquitecturas especiales para acelerar los cálculos matemáticos intensos implicados en la mayoría de sistemas de procesado de señal en tiempo real. La mayoría de los DSP incluyen en el propio chip periféricos especiales e interfaces de entrada-salida que permiten que el procesador se comunique eficientemente con el resto de los componentes.

Una de las características fundamentales de los DSP es el tipo de formato aritmético utilizado por el procesador; el ancho de palabra; velocidad de ejecución.

ARQUITECTURA DEL DSP

La organización del subsistema de memoria de un DSP se puede hacer utilizando memorias multipuerto para permitir múltiples accesos a memoria en un ciclo de instrucción mediante memorias de datos e instrucciones separadas (arquitectura hardvard) y memorias caches de instrucciones para permitir el acceso a la memoria para la obtención de datos mientras que las instrucciones se obtiene de la cache en lugar de la memoria; otro punto a tener en cuenta es la cantidad de memoria que soporta el DSP interna y externamente.

Casi todos los DSP incorporan el uso de la segmentación PIPELINING en mayor o menor medida, ya que por medio de esta técnica hay obtención de la instrucción de la memoria. Descodificar la instrucción, leer o escribir un operando de la memoria, ejecutar la parte de la instrucción relacionada con la ALU o MAC.

Ya se fabrican DSP para tensiones bajas de trabajo (3.3v – 3v) debido al uso cada vez más extendido del DSP, además se incorporan prestaciones para la gestión de la batería.

El coste de un DSP es el principal parámetro en todos aquellos productos que se van a fabricar en grandes volúmenes. El DSP más barato será aquel que tenga menos características funcionales, menos memoria interna. Además el precio varía también en el encapsulado los PQFP y TQFP son más baratos que los PGA.

EJERCICIO

En una empresa de plásticos se desea hacer control en el parqueadero de tal forma que al ubicar los camiones que recolectaran este producto, se dispongan de 4 sensores que alertaran la ubicación de estos, si más de dos sensores se activan deberá sonar una alarma que indique proximidad peligrosa.

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TABLA DE VERDAD

A B C D ALARM

A

0 0 0 0 0

0 0 0 1 0

0 0 1 0 0

0 0 1 1 0

0 1 0 0 0

0 1 0 1 0

0 1 1 0 0

0 1 1 1 1

1 0 0 0 0

1 0 0 1 0

1 0 1 0 0

1 0 1 1 1

1 1 0 0 0

1 1 0 1 1

1 1 1 0 1

1 1 1 1 1

A’BCD + AB’CD + ABC’D + ABCD’ + ABCD

Simplificación de la ecuación:

A’BCD+ABCD+AB’DC+ABCD+ABC’D+ABCD+ABCD’+ABCDBCD (A’+A)+ACD (B’+B)+ABD (C’+C)+ABC (D’+D)BCD*1 + ACD*1 + ABD*1 + ABC*1

BCD + ACD + ABD + ABCCD (B + A) + AB (D + C)

Esquema del circuito.

SIMULACIÓN DEL CIRCUITO

De acuerdo con la tabla de verdad se va a similar el circuito con las entradas correspondientes para poder visualizar su salida.

Entrada 0000 salida 0

Entrada 0001 salida 0

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Entrada 0010 salida 0

Entrada 0011 Salida 0

Entrada 0100 Salida 0

Entrada 0101 Salida 0

Entrada 0110 Salida 0

Entrada 0111 Salida 1

Entrada 1000 Salida 0

Entrada 1001 Salida 0

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Entrada 1010 Salida 0

Entrada 1011 Salida 1

Entrada 1100 Salida 0

Entrada 1101 Salida 1

Entrada 1110 Salida 1

Entrada 1111 Salida 1

LAYOUT

Para realizar el layout es necesario crear el código verilog en el programa DSCH y luego compilarlo en Microwind, para que se cree el Layout.

El código del circuito.

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Código Verilog

Layout del circuito

Simulación del circuito layout en Microwind.

CONCLUSIONES

La elaboración sobre esta actividad nos permitió desarrollar habilidades y destrezas para el análisis de elementos SMD denominada tecnología superficial como también en manejo y diseño a partir de software apropiado que brinda herramientas puntuales sobre el comportamiento de estos dispositivos y diagramas sobre los circuitos integrados basados en microelectrónica, gracias a estos avances tecnológicos se desarrollaron semiconductores para diferentes aplicaciones como en la industria, medicina seguridad etc. siguiendo estándares de calidad garantizando su optimo desempeño

REFERENCIAS

[1] Betancourt Robayo Faiber, “Microelectrónica”, Universidad Nacional Abierta y a Distancia. Bogotá D.C. Jul 2009

[2]R.J Bakcer, H. W.Li, D. E. Boyce "CMOS design, layout and simulation", IEEE Press, 1998,www.ieee.org

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Fundación Wikimedia, I. (16 de Febrero de 2012). Puerta logicas. Recuperado el 12 de Mayo de 2014, de http://es.wikipedia.org/wiki/Puerta_l%C3%B3gica

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