ELETTRONICA DIGITALE A.A. 2003 - 2004 prof. Alessandro Paccagnella DEI, Università di Padova

Presentazione sul tema: "ELETTRONICA DIGITALE A.A. 2003 - 2004 prof. Alessandro Paccagnella DEI, Università di Padova"— Transcript della presentazione:

1 ELETTRONICA DIGITALE A.A. 2003 - 2004 prof. Alessandro Paccagnella DEI, Università di Padova e-mail: alessandro.paccagnella@unipd.italessandro.paccagnella@unipd.it tel. 049-827.7686

2 Alessandro PaccagnellaA.A. 2003-2004Elettronica Digitale Programma del Corso Sistemi di numerazione e codifica (cap.2 Fummi) Algebra di Boole, forme canoniche (cap.3 Fummi) Metodi di minimizzazione, mappe di Karnaugh, metodo di Quine McCluskey, algoritmo di Petrick (cap.4 Fummi) Caratteristiche statiche e dinamiche delle porte logiche (cap.1 Rabaey) MOSFET (cap.2 Rabaey) Invertitore e porte CMOS statiche (cap.6 Rabaey) Unità funzionali (cap.10 Fummi) Memorie (cap.12 Rabaey) Componenti programmabili (cap.8 Fummi & Rabaey) Addizione e moltiplicazione binaria, rappresentazione in virgola fissa e mobile (cap.10 Fummi) Circuiti aritmetici (cap.9 Fummi) Latch e Flip-Flop (cap.5 Fummi) Macchine sequenziali sincrone (cap.6 Fummi)

3 Alessandro PaccagnellaA.A. 2003-2004Elettronica Digitale Linvertitore ideale Da J.Rabaey, A. Chandrakasan, B. Nikolic: Digital Integrated Circuits, 2nd Edition, Prentice Hall, Copyright 2003 Prentice-Hall/Pearson R i = R o = 0 Fanout = NM H = NM L = V DD /2 g = V in V out

4 Alessandro PaccagnellaA.A. 2003-2004Elettronica Digitale Sorgenti di rumore nei circuiti digitali Da J.Rabaey, A. Chandrakasan, B. Nikolic: Digital Integrated Circuits, 2nd Edition, Prentice Hall, Copyright 2003 Prentice-Hall/Pearson i(t) Inductive coupling Capacitive couplingPower and ground noise v (t) V DD

5 Alessandro PaccagnellaA.A. 2003-2004Elettronica Digitale Caratteristica di trasferimento dellinvertitore V(x) V(y) V OH V OL V M V OH V OL f V(y)=V(x) Switching Threshold Nominal Voltage Levels VOH = f(VOL) VOL = f(VOH) VM = f(VM) Da J.Rabaey, A. Chandrakasan, B. Nikolic: Digital Integrated Circuits, 2nd Edition, Prentice Hall, Copyright 2003 Prentice-Hall/Pearson

6 Alessandro PaccagnellaA.A. 2003-2004Elettronica Digitale Tensioni caratteristiche della curva I/O Da J.Rabaey, A. Chandrakasan, B. Nikolic: Digital Integrated Circuits, 2nd Edition, Prentice Hall, Copyright 2003 Prentice-Hall/Pearson V IL V IH V in Slope = -1 V OL V OH V out 0 V OL V IL V IH V OH Undefined Region 1

7 Alessandro PaccagnellaA.A. 2003-2004Elettronica Digitale Margini a rumore Da J.Rabaey, A. Chandrakasan, B. Nikolic: Digital Integrated Circuits, 2nd Edition, Prentice Hall, Copyright 2003 Prentice-Hall/Pearson Noise margin high Noise margin low V IH V IL Undefined Region "1" "0" V OH V OL NM H L Gate Output Gate Input

8 Alessandro PaccagnellaA.A. 2003-2004Elettronica Digitale Proprietà rigenerativa Da J.Rabaey, A. Chandrakasan, B. Nikolic: Digital Integrated Circuits, 2nd Edition, Prentice Hall, Copyright 2003 Prentice-Hall/Pearson

9 Alessandro PaccagnellaA.A. 2003-2004Elettronica Digitale Fan-in e fan-out Da J.Rabaey, A. Chandrakasan, B. Nikolic: Digital Integrated Circuits, 2nd Edition, Prentice Hall, Copyright 2003 Prentice-Hall/Pearson N Fan-out N Fan-in M M

10 Alessandro PaccagnellaA.A. 2003-2004Elettronica Digitale Tempi caratteristici Da J.Rabaey, A. Chandrakasan, B. Nikolic: Digital Integrated Circuits, 2nd Edition, Prentice Hall, Copyright 2003 Prentice-Hall/Pearson

11 Alessandro PaccagnellaA.A. 2003-2004Elettronica Digitale Modello RC del ritardo Da J.Rabaey, A. Chandrakasan, B. Nikolic: Digital Integrated Circuits, 2nd Edition, Prentice Hall, Copyright 2003 Prentice-Hall/Pearson v out v in C R t p = ln (2) = 0.69 RC Important model – matches delay of inverter

12 Alessandro PaccagnellaA.A. 2003-2004Elettronica Digitale Consumo di potenza Da J.Rabaey, A. Chandrakasan, B. Nikolic: Digital Integrated Circuits, 2nd Edition, Prentice Hall, Copyright 2003 Prentice-Hall/Pearson Instantaneous power: p(t) = v(t)i(t) = V supply i(t) Peak power: P peak = V supply i peak Average power:

13 Alessandro PaccagnellaA.A. 2003-2004Elettronica Digitale Fattori di merito Da J.Rabaey, A. Chandrakasan, B. Nikolic: Digital Integrated Circuits, 2nd Edition, Prentice Hall, Copyright 2003 Prentice-Hall/Pearson Power-Delay Product (PDP) = E = Energy per operation = P av t p Energy-Delay Product (EDP) = quality metric of gate = E t p

14 Alessandro PaccagnellaA.A. 2003-2004Elettronica Digitale Analisi del consumo di energia Da J.Rabaey, A. Chandrakasan, B. Nikolic: Digital Integrated Circuits, 2nd Edition, Prentice Hall, Copyright 2003 Prentice-Hall/Pearson v out v in CLCL R