Manhã com a ACE

OBJECTIVOS:

1 - Apresentar três “peças de LEGO” que permitem construir quase todo o universo de sistemas electrónicos que nos rodeiam:

- resistências, condensadores e transístores

2 - Fornecer modelos simples para estes dispositivos

3 – Mostrar como interligando dispositivos se implementam algumas funcionalidades básicas

4 - Apresentar o projecto de sistemas integrados

Transístor: a granderevolução

do séc. XX

Desafio: im

aginaro presente

semtransístores

Manhã com a ACE

Circuitos analógicos (1h 20min):Circuitos RC simplesO transístor como amplificadorO amplificador operacional Exemplo: Oscilador de relaxação

Circuitos digitais (30 min):O transístor como interruptorLinguagens de descrição de hw eProjecto de circuitos integrados digitais

Demonstração (10 min):Medidor de distâncias com infravermelhos

Manhã com a ACE

Circuitos analógicos (1h 20min):Circuitos RC simplesO transístor como amplificador O amplificador operacional Exemplo: Oscilador de relaxação

Circuitos digitais (30 min):O transístor como interruptorLinguagens de descrição de hw eProjecto de circuitos integrados digitais

Demonstração (10 min):Medidor de distâncias com infravermelhos

Circuitos analógicos - Circuitos RC simples

Modelo para uma resistência: i = v / R

R

i

v

(lei de Ohm) i

V

Circuitos analógicos - Circuitos RC simples

Exemplo de utilização de resistências: divisor de tensão

R1

i

vout

R2

vinvout = vin R1 / (R1+R2)

Circuitos analógicos - Circuitos RC simples

Modelo para um condensador: i = C dv/dt

C

i

v

- Se v for constante, i = 0- Se i for constante então

dv/dt é constante

- Para variações rápidas de V (dependendo de C) pode ser quase um curto-circuito

-Se v for sinusoidal:

Imax = Vmax / Z

Z = 1/ (2ππππ f C)

Circuitos analógicos - Circuitos RC simples

Exemplos de utilização de condensadores:

Filtragem de tensões que se pretendem constantes

Isolamento entre tensões DC distintas (permitindo o acoplamento AC)

v2v1

AC: V2 = V1 ; DC: V2 ≠≠≠≠ V1

v2v1

AC: V2 = 0 ; DC: V2 = V1 - VR

Circuitos analógicos - Circuitos RC simples

Circuito RC - Se v for constante, i = 0 e vc = V

- No instante em que v transita de -10V para 10V:

imax = ∆∆∆∆v / R

- vc aproxima-se exponencialmente do novo valor de v

Ρ = 1 kΩ

i

vcC = 100pF

v

Manhã com a ACE

Circuitos analógicos (1h 20min):Circuitos RC simplesO transístor como amplificadorO amplificador operacional Exemplo: Oscilador de relaxação

Circuitos digitais (30 min):O transístor como interruptorLinguagens de descrição de hw eProjecto de circuitos integrados digitais

Demonstração (10 min):Medidor de distâncias com infravermelhos

Circuitos analógicos – O transístor como amplificador

iD

vDSvGS

iD

VGS

i D = k (vGS – VT )2

Modelo para um transístor MOS:

Exemplo de amplificador com transístor MOS:

iD

vDDvGS

vo

R

iD

VGS

Circuitos analógicos – O transístor como amplificador

Manhã com a ACE

Circuitos analógicos (1h 20min):Circuitos RC simplesO transístor como amplificador O amplificador operacionalExemplo: Oscilador de relaxação

Circuitos digitais (30 min):O transístor como interruptorLinguagens de descrição de hw eProjecto de circuitos integrados digitais

Demonstração (10 min):Medidor de distâncias com infravermelhos

Circuitos analógicos – O AMPOP

v+v- vo

-VCC

+VCC

vO

v+-v-

VCC

-VCC

v o = A (v+ – v- )

Modelo para um Amplificador Operacional (AMPOP) na zona linear:

saturação

Circuitos analógicos – O AMPOP

vR

vI

vo

-VCC

+VCC

vO

vI

VCC

-VCC

VR

AMPOP sem realimentação negativa: funcionamento na saturação (comparador)

Circuitos analógicos – O AMPOP

vI vo

-VCC

+VCC

v-

R2

R1

AMPOP com realimentação negativa: funcionamento na zona linear (amplificador)

Hipótese: zona linear

v+-v- = vO/A ≈≈≈≈ 0

v- ≈≈≈≈ v+

v- = vO R1 / (R1+R2)

v+ = vI

vO = vI (R1+R2)/R1

vO

vI

VCC

-VCC

Circuitos analógicos – O AMPOP

vI vo

-VCC

+VCC

v+

R2

R1

AMPOP com realimentação positiva: comparador com histerese

Se vO = VCC :

v+ = VCC R1 / (R1+R2)

vO manter-se-á VCCenquanto:

vI < v+

vO

vI

VCC

-VCC

v+

Circuitos analógicos – O AMPOP

vI vo

-VCC

+VCC

v'+R2

R1

AMPOP com realimentação positiva: comparador com histerese

Se vO = -VCC :

v´+ = -VCC R1 / (R1+R2)

vO manter-se-á -VCCenquanto:

vI > v´+

vO

vI

VCC

-VCC

v+v´+

Manhã com a ACE

Circuitos analógicos (1h 20min):Circuitos RC simplesO transístor como amplificador O amplificador operacionalExemplo: Oscilador de relaxação

Circuitos digitais (30 min):O transístor como interruptorLinguagens de descrição de hw eProjecto de circuitos integrados digitais

Demonstração (10 min):Medidor de distâncias com infravermelhos

Circuitos analógicos – Oscilador

vI vo

-VCC

+VCC

v+

R2

R1

R3

C1

Comparador com histerese + circuito RC vO

vI

VCC

-VCC

v+v´+

Manhã com a ACE

Circuitos analógicos (1h 20min):Circuitos RC simplesO transístor como amplificador O amplificador operacional Exemplo: Oscilador de relaxação

Circuitos digitais (30 min):O transístor como interruptorLinguagens de descrição de hw eProjecto de circuitos integrados digitais

Demonstração (10 min):Medidor de distâncias com infravermelhos

Circuitos digitais – O transístor como interruptor

Tecnologia CMOS: inversor

Circuitos digitais – O transístor como interruptor

Tecnologia CMOS: NAND

Circuitos digitais – O transístor como interruptor

Tecnologia CMOS - layout: inversor

Circuitos digitais – O transístor como interruptor

Tecnologia CMOS - layout: NAND

Manhã com a ACE

Circuitos analógicos (1h 20min):Circuitos RC simplesO transístor como amplificador O amplificador operacional Exemplo: Oscilador de relaxação

Circuitos digitais (30 min):O transístor como interruptorLinguagens de descrição de hw eProjecto de circuitos integrados digitais

Demonstração (10 min):Medidor de distâncias com infravermelhos

Fluxo de projecto de coresdigitais

Sín tese :- do c ircu ito e

- do teste

R ep resen taçãológ ica

Im p lem en tação fís ica +op tim ização tem po ra l

Layou t

S im u lação parava lidação do

p ro jec to

R equ is itos deF unc iona lidade e

po tência

V a lidação

LS AA T P G

vec to resde te rm in ís ticos

vec to respa ra teste

de p rodução

R ep resen taçãoR T L

T estefunciona l

V ec to res parava lidação

D R C , E R C

G eração darepresen tação

abs trac t

G e ração darep resen tação

sym bo l

b ib lio teca de co res

beginif ((fu1 | fu2 | fu3 | fu4))begincase (coda0)

S0 :begin

grant = 4'b1000;end

S1 :begin

grant = 4'b0100;end

S2 :begin

grant = 4'b0010;end

....

Fluxo de projecto de coresdigitais

Sín tese :- do c ircu ito e

- do teste

R ep resen taçãológ ica

Im p lem en tação fís ica +op tim ização tem po ra l

Layou t

S im u lação parava lidação do

p ro jec to

R equ is itos deF unc iona lidade e

po tência

V a lidação

LS AA T P G

vec to resde te rm in ís ticos

vec to respa ra teste

de p rodução

R ep resen taçãoR T L

T estefunciona l

V ec to res parava lidação

D R C , E R C

G eração darepresen tação

abs trac t

G e ração darep resen tação

sym bo l

b ib lio teca de co res

Fluxo de projecto de coresdigitais

Sín tese :- do c ircu ito e

- do teste

R ep resen taçãológ ica

Im p lem en tação fís ica +op tim ização tem po ra l

Layou t

S im u lação parava lidação do

p ro jec to

R equ is itos deF unc iona lidade e

po tência

V a lidação

LS AA T P G

vec to resde te rm in ís ticos

vec to respa ra teste

de p rodução

R ep resen taçãoR T L

T estefunciona l

V ec to res parava lidação

D R C , E R C

G eração darepresen tação

abs trac t

G e ração darep resen tação

sym bo l

b ib lio teca de co res

Fluxo de projecto de coresdigitais

Sín tese :- do c ircu ito e

- do teste

R ep resen taçãológ ica

Im p lem en tação fís ica +op tim ização tem po ra l

Layou t

S im u lação parava lidação do

p ro jec to

R equ is itos deF unc iona lidade e

po tência

V a lidação

LS AA T P G

vec to resde te rm in ís ticos

vec to respa ra teste

de p rodução

R ep resen taçãoR T L

T estefunciona l

V ec to res parava lidação

D R C , E R C

G eração darepresen tação

abs trac t

G e ração darep resen tação

sym bo l

b ib lio teca de co res

Fluxo de projecto de coresdigitais

Sín tese :- do c ircu ito e

- do teste

R ep resen taçãológ ica

Im p lem en tação fís ica +op tim ização tem po ra l

Layou t

S im u lação parava lidação do

p ro jec to

R equ is itos deF unc iona lidade e

po tência

V a lidação

LS AA T P G

vec to resde te rm in ís ticos

vec to respa ra teste

de p rodução

R ep resen taçãoR T L

T estefunciona l

V ec to res parava lidação

D R C , E R C

G eração darepresen tação

abs trac t

G e ração darep resen tação

sym bo l

b ib lio teca de co res

Fluxo de projecto de coresdigitais

Sín tese :- do c ircu ito e

- do teste

R ep resen taçãológ ica

Im p lem en tação fís ica +op tim ização tem po ra l

Layou t

S im u lação parava lidação do

p ro jec to

R equ is itos deF unc iona lidade e

po tência

V a lidação

LS AA T P G

vec to resde te rm in ís ticos

vec to respa ra teste

de p rodução

R ep resen taçãoR T L

T estefunciona l

V ec to res parava lidação

D R C , E R C

G eração darepresen tação

abs trac t

G e ração darep resen tação

sym bo l

b ib lio teca de co res

Fluxo de projecto de coresdigitais

Sín tese :- do c ircu ito e

- do teste

R ep resen taçãológ ica

Im p lem en tação fís ica +op tim ização tem po ra l

Layou t

S im u lação parava lidação do

p ro jec to

R equ is itos deF unc iona lidade e

po tência

V a lidação

LS AA T P G

vec to resde te rm in ís ticos

vec to respa ra teste

de p rodução

R ep resen taçãoR T L

T estefunciona l

V ec to res parava lidação

D R C , E R C

G eração darepresen tação

abs trac t

G e ração darep resen tação

sym bo l

b ib lio teca de co res

Manhã com a ACE

Circuitos analógicos (1h 20min):Circuitos RC simplesO transístor como amplificador O amplificador operacionalExemplo: Oscilador de relaxação

Circuitos digitais (30 min):O transístor como interruptorLinguagens de descrição de hwProjecto de circuitos integrados digitais

Demonstração (10 min):Medidor de distâncias com infravermelhos