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Academic Year/course: 2018/19

438 - Bachelor's Degree in Telecomunications Technology and Services Engineering

30315 - Digital Electronics


Syllabus Information

Academic Year:
2018/19
Subject:
30315 - Digital Electronics
Faculty / School:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Degree:
438 - Bachelor's Degree in Telecomunications Technology and Services Engineering
ECTS:
6.0
Year:
2
Semester:
Second semester
Subject Type:
Compulsory
Module:
---

4.1. Methodological overview

The process of teaching and learning designed for this subject is based on the following. It will involve two different training activities with increasing student participation as the course progresses: lectures and laboratory sessions.

  • Face-to-face sessions will have an eminently practical orientation. In the more theoretical lectures, the basis of digital systems design will be presented, setting out the fundamental aspects. 1/3rd of these sessions will be dedicated to solving and discussing design problems.
  • The second training activity will focus on the laboratory sessions in small groups, where the students will work with design CAD tools.

4.2. Learning tasks

The program, offered to the students to achieve the learning goals, includes the following activities:

 

IN PERSON ACTIVITIES.

Lectures (A01) and exercises and cases solving (A02):

In this activity, the fundamental contents of the subject will be presented, with a practical orientation based on the digital systems design. This activity will take place in person. The necessary materials will be available to students through the ADD.

 

Laboratory sessions (A03):

This activity is structured in 5 practical sessions of 2.5 hours each. The scripts will be available to students in the ADD well in advance. In these sessions, the required CAD tools for digital electronic design will be used, so that students will acquire the skills and abilities necessary to address digital design.

 

Evaluation tests (A08): Evaluation activity includes performing a global test.

 

 

NOT IN PERSON ACTIVITIES.

Study (T7):

This activity includes personal work aimed at achieving adequate pursuit of the subject, conducting lab sessions and the tutoring process.

 

4.3. Syllabus

The distribution into thematic units of the theoretical program of the subject is as follows:

 

- Digital systems fundamentals.

     - Boolean algebra.

     - Number systems in digital electronics.

     - Hardware description languages (VHDL).

- Combinational logic design.

- Sequential logic design.

- Technological aspects of digital circuits. programmable logic devices, FPGAs.

- Digital systems design.

 

Labs:

 

 - Introduction to CAD tools. Fire alarm.

 - Combinational systems: Seven segments display controller.

 - Sequential systems: Universal asynchronous receiver.

 - Finite state machines. Universal asynchronous transmitter.

 - Number systems. Tone generator (DDS) - Sigma-Delta modulator.

 - Design exercise.

 


(the concrete exercises/designs in each lab can be modified )

 

4.4. Course planning and calendar

Both theoretical classes and laboratory sessions are held according to the schedule set by the centre (available on the corresponding website). The other activities will be planned depending on the number of students and will be announced well in advance.

 

Each teacher will inform of the particular tutoring hours.

 

4.5. Bibliography and recommended resources

1. Basic teaching materials. Available in http://add.unizar.es (To access this resource, the student must be enrolled in the subject).

  • Slides. They are considered the notes of the subject.
  • Practices scripts.
  • Supplementary teaching materials. Set of useful materials for the course: catalogs of manufacturers, component data sheets, CAD tools manuals, etc.

 

2. Reference books:

  •  J.I. Artigas, L.A. Barragán, C. Orrite, I. Urriza, "Electrónica Digital. Aplicaciones y problemas con VHDL", Prentice-Hall, 2002.
  • J.I. Artigas, L.A. Barragán, C. Orrite, "Aplicaciones y Problemas de Electrónica Digital", Prensas Universitarias de Zaragoza. Colección Textos Docentes, 2007.
  • T. Pollán, "Electrónica Digital", Prensas Universitarias de Zaragoza. Colección Textos Docentes, 3ª edición, 2007.  http://diec.cps.unizar.es/~tpollan/

3. Complementary references:

  • J. F. Wakerley, "Digital Design: Principles and Practices", 4th Edition, Prentice-Hall, 2006.
  • T. L. Floyd "Digital Fundamentals", 11th Edition, Pearson 2015.
  • H. Kaeslin. "Top-Down Digital VLSI Design, From Architectures to Gate-Level Circuits and FPGAs". Morgan Kaufmann Publishers, 2014.


Curso Académico: 2018/19

438 - Graduado en Ingeniería de Tecnologías y Servicios de Telecomunicación

30315 - Electrónica digital


Información del Plan Docente

Año académico:
2018/19
Asignatura:
30315 - Electrónica digital
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Titulación:
438 - Graduado en Ingeniería de Tecnologías y Servicios de Telecomunicación
Créditos:
6.0
Curso:
2
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:
Obligatoria
Módulo:
---

1.1. Objetivos de la asignatura

La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos:

El objetivo de la asignatura es formar al alumno en los fundamentos de la electrónica digital.  No solo se estudian las bases de la electrónica digital, sino que se pretende conseguir capacidad de análisis, de diseño y de mantenimiento de sistemas electrónicos digitales.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

 

La electrónica digital es una de las grandes ramas de la electrónica.  Esta asignatura es la primera de tipo digital del grado.  Por un lado, para cursarla se requieren conocimientos de “Fundamentos de Electrónica” (1º).  Por otro lado, sobre esta asignatura se apoyan otras asignaturas del grado, como  “Sistemas Electrónicos con Microprocesadores” (3º) y “Sistemas Electrónicos Digitales” (3º).

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

 

 

Se requieren conocimientos de Fundamentos de Electrónica.

 

El estudio y trabajo continuado, desde el primer día del curso, son fundamentales para superar con el máximo aprovechamiento la asignatura. 

 

Es importante resolver cuanto antes las dudas que puedan surgir, para lo cual el estudiante cuenta con la asesoría del profesor, tanto durante las clases como en las horas de tutoría destinadas a ello.

2.1. Competencias

Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para...

Esta asignatura contribuye a formar en las siguientes competencias (algunas de las cuales son objeto de varias asignaturas del grado):

 

I) Competencias específicas

1. Capacidad para utilizar herramientas informáticas de búsqueda de recursos bibliográficos o de información relacionada con las telecomunicaciones y la electrónica

2. Capacidad de análisis y diseño de circuitos combinacionales y secuenciales, síncronos y asíncronos, y de utilización de circuitos integrados

3. Conocimiento y aplicación de los fundamentos de lenguajes de descripción de dispositivos de hardware

 

II) Competencias genéricas

1. Capacidad para combinar los conocimientos básicos y los especializados de Ingeniería para generar propuestas innovadoras y competitivas en la actividad profesional

2. Capacidad para resolver problemas y tomar decisiones con iniciativa, creatividad y razonamiento crítico

3. Capacidad para usar las técnicas, habilidades y herramientas de la Ingeniería necesarias para la práctica de la misma

4. Capacidad de gestión de la información, manejo y aplicación de las especificaciones técnicas y la legislación necesarias para la práctica de la Ingeniería

5. Capacidad para aprender de forma continuada y desarrollar estrategias de aprendizaje autónomo

6. Capacidad para aplicar las tecnologías de la información y las comunicaciones en la Ingeniería

2.2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...

 

Conoce los sistemas de numeración y codificación de la información, el álgebra de boole y las funciones lógicas.

 

Es capaz de diseñar y verificar circuitos combinacionales.

 

Es capaz de diseñar, verificar y calcular la frecuencia máxima de trabajo de circuitos secuenciales.

 

Comprende la funcionalidad e interfaz de los subsistemas digitales a nivel lógico temporal y físico.

 

Es capaz de diseñar sistemas digitales utilizando dispositivos lógicos programables.

 

Aplica herramientas CAD para la captura y simulación de circuitos digitales simples.

 

Comprende el modelado HDL de circuitos combinacionales y secuenciales síncronos simples.

 

Diseña sistemas electrónicos digitales de cierta complejidad y verifica dichos sistemas.

 

Conoce el proceso de diseño de un sistema electrónico, aplicando una perspectiva descendiente, desde el diagrama de bloques hasta el producto final.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

 

Durante muchos años, las aplicaciones de la electrónica digital se limitaron a los sistemas informáticos. Hoy día, la tecnología digital tiene aplicación en un amplio rango de áreas además de la informática, como los sistemas de comunicaciones, de radar, instrumentación médica, control de procesos industriales, electrónica de consumo etc.

Esta asignatura presenta la electrónica digital, desde los fundamentos de sistemas lógicos, hasta su implementación en aplicaciones reales, usando herramientas de diseño asistido por ordenador.

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluacion

Prácticas de Laboratorio (20%)

Se calificarán mediante observación del trabajo de los estudiantes en el laboratorio y mediante análisis del trabajo preparatorio previo y de los informes de prácticas elaborados por los estudiantes.

Calificación CL de 0 a 10 puntos, supondrá el 20% de la calificación global del estudiante.

Para superar las prácticas en el periodo docente es necesario asistir a todas las sesiones de prácticas y obtener una puntuación mínima de 5 puntos en cada una de ellas.

 

Examen teórico-práctico (80%)

Compuesto por cuestiones teórico-prácticas y problemas, a realizar en las convocatorias oficiales.

 

PRUEBA GLOBAL (CONVOCATORIAS OFICIALES)

En las dos convocatorias oficiales se realizará la evaluación global del estudiante. En ambas fechas se realizarán las siguientes pruebas:

- Examen teórico-práctico: calificación CT de 0 a 10 puntos (80%). Se valorará la corrección de las respuestas, los desarrollos, diseños y resultados numéricos.

- Examen de laboratorio: calificación CL de 0 a 10 puntos (20%). Sólo deberá ser realizado por los estudiantes que no hayan superado las prácticas durante el periodo docente. El examen consistirá en la implementación de circuitos digitales similares a los desarrollados durante el curso en las sesiones de prácticas de laboratorio. Se valorará la metodología de diseño, el funcionamiento del circuito y el manejo del instrumental y de las herramientas software del laboratorio. Para superar este examen se requiere que CL 5.

 

La calificación final se corresponderá con la media ponderada entre la nota de la parte de prácticas (CL, 20%), y la nota del correspondiente examen final (CT, 80%). No obstante, será necesario obtener una calificación mínima de 4 puntos en cada una de las partes por separado para poder promediar y aprobar la asignatura.

4.1. Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente:

El proceso de enseñanza se desarrollará en tres niveles principales: clases de teoría, problemas y laboratorio, con creciente nivel de participación del estudiante. 

- En las clases de teoría se expondrán las bases teóricas de los sistemas electrónicos digitales, ilustrándose con numerosos ejemplos. 

- En las clases de problemas se desarrollarán problemas y casos tipo con la participación de los estudiantes. 

- Se desarrollarán prácticas de laboratorio en grupos reducidos, donde el estudiante montará y comprobará el funcionamiento de circuitos electrónicos digitales.

4.2. Actividades de aprendizaje

El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos comprende las siguientes actividades...

 

trabajo presencial: 2.4 ECTS (60 horas)

 

a) Clase magistral(45 horas presenciales).

b) Clases teóricas: Sesiones expositivas y explicativas de contenidos.Se presentarán los conceptos y fundamentos de los sistemas electrónicos digitales, ilustrándolos con ejemplos reales.Se fomentará la participación del estudiante a través de preguntas y breves debates.

 

c) Clases de resolución de problemas: Se desarrollarán problemas y casos con la participación de los estudiantes, coordinados en todo momento con los contenidos teóricos.Se fomenta que el estudiante trabaje previamente los problemas.

 

d) Prácticas de laboratorio (15 horas presenciales).

Consistirá en la implementación de circuitos digitales, donde se valorará la metodología de diseño, el funcionamiento del circuito, el manejo del instrumental y de las herramientas software del laboratorio.El estudiante dispondrá de un guión de cada práctica, que tendrá que preparar antes de su desarrollo en el laboratorio.

 

trabajo no presencial: 3.6 ECTS (90 horas)

 

a) Trabajos docentes (25 horas).

Se incluye en este apartado la elaboración del trabajo previo requerido en la preparación de las prácticas de laboratorio, así como la elaboración de los informes de las prácticas realizadas

 

b) Estudio (60 horas).

Se fomentará el trabajo continuo del estudiante mediante la distribución homogénea a lo largo del semestre de las diversas actividades de aprendizaje.

Periódicamente se propondrá al estudiante ejercicios y casos a desarrollar por su cuenta, algunos de los cuales se resolverán en las clases presenciales.

Las tutorías permiten una atención directa al estudiante, identificación de problemas de aprendizaje, orientación en la asignatura, atención a ejercicios y trabajos…

 

c) Pruebas de evaluación (5 horas).

Además de la función calificadora, la evaluación también es una herramienta de aprendizaje con la que el alumno comprueba el grado de comprensión y asimilación alcanzado.

4.3. Programa

Temario teórico: 

- Fundamentos de electrónica digital.

        - Algebra de Boole. 

        - Sistemas de numeración

        - Lenguajes de descripción de hardware (VHDL)

- Sistemas digitales combinacionales.

- Sistemas digitales secuenciales.  

- Tecnologías de los circuitos digitales. Dispositivos lógicos programables, FPGAs.
- Diseño de sistemas digitales. Aplicaciones.

 

Temario práctico: 

 

- Introducción a las herramientas de diseño. Sistema de alarma de incendios. 
- Sistemas combinacionales. Visualizador de 7 segmentos.
- Sistemas secuenciales. Transmisión serie asíncrona.
- Máquinas de estados. Recepción serie asíncrona.
- Sistemas de numeración. Generador señal DDS - Modulador Sigma-Delta. 
- Ejercico de diseño.

 

 (Los ejercicios/diseños concretos de cada práctica pueden modificarse) 

 

 

 

 

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos

 

Las clases magistrales y de problemas y las sesiones de prácticas en el laboratorio se imparten según horario establecido por el centro y es publicado con anterioridad a la fecha de comienzo del curso.

Cada profesor informará de su horario de atención de tutoría.

El resto de actividades se planificará en función del número de alumnos y se dará a conocer con la suficiente antelación. Podrá consultarse en http://moodle.unizar.es.

 

 

 

El calendario detallado de las diversas actividades a desarrollar se establecerá una vez que la Universidad y el Centro hayan aprobado el calendario académico (el cual podrá ser consultado en la web del Centro).

 

La relación y fecha de las diversas actividades, junto con todo tipo de información y documentación sobre la asignatura, se publicará en http://moodle.unizar.es/ (Nota. Para acceder a esta web el estudiante debe estar matriculado). 

 

A título orientativo:

  • Período de clases: segundo cuatrimestre (Primavera).
  • Clases teoría y problemas-casos: cada semana hay programadas 3 horas de clase.
  • Sesiones prácticas: el estudiante realizará 5 sesiones prácticas de 2,5 horas de laboratorio.
  • Habrá una prueba global en 1ª convocatoria y otra en 2ª convocatoria en las fechas concretas que indique el Centro.

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

Bibliografía recomendada para la asignatura:

1. Transparencias (apuntes) de la asignatura. Disponibles en http://moodle.unizar.es.

2. Enunciados de problemas, guiones de prácticas y exámenes de convocatorias anteriores. Disponibles en http://moodle.unizar.es.

3. Libros de referencia:

  • J.I. Artigas, L.A. Barragán, C. Orrite, I. Urriza, “Electrónica Digital. Aplicaciones y problemas con VHDL”, Prentice-Hall, 2002.
  • J.I. Artigas, L.A. Barragán, C. Orrite, “Aplicaciones y Problemas de Electrónica Digital”, Prensas Universitarias de Zaragoza. Colección Textos Docentes, 2007.
  • T. Pollán, "Electrónica Digital", Prensas Universitarias de Zaragoza. Colección Textos Docentes, 3ª edición, 2007. Disponible en http://diec.cps.unizar.es/~tpollan/

4. Textos complementarios:

  • J. F. Wakerley, "Diseño Digital: principios y prácticas", 3ª Edición, Prentice-Hall, 2001.
  • T. L. Floyd "Fundamentos de Sistemas Digitales", 9ª Edición Pearson, 2006.
  • H. Kaeslin. "Top-Down Digital VLSI Design, From Architectures to Gate-Level Circuits and FPGAs". Morgan Kaufmann Publishers, 2014.
  • Rushton, Andrew. "VHDL for logic synthesis. 3ª Edición. John Wiley & Sons, 2011
  • Catálogos de circuitos integrados de los diversos fabricantes (web de los fabricantes).