INTRODUCCIÓN
La
presente actividad corresponde a la fase 4 del curso de Microelectrónica, las temáticas que acá abarcamos tienen que
ver con las metodologías de diseño Microelectrónico y de bajo consumo, con el modelo de escalado para dispositivos
CMOS, con los lenguajes de descripción y metodologías de diseño, con el diseño
de sistemas VHDL y de bajo consumo, con el análisis de consumo de circuitos
CMOS, con la integración de sistemas mixtos BiCMOS y con Principios básicos de
arquitectura y finalmente con la función de un microcontrolador. En este blog
se presentará un link que los llevará a observar un libro electrónico diseñado
en Calameo donde se exponen las aspectos relevantes de las metodologías de
diseño micro electrónico, extraídas de las lecturas recomendadas en la unidad 2
para llevar a cabo el desarrollo de la fase 4 del curso de micro electrónica,
acá destacamos la importancia que tiene la realización de los test que deben
ser aplicados a los circuitos integrados
antes de ser aprobados para ser fabricados y enviados al mercado, las
implicaciones de una decisión errada respecto de la realización o no de dichas
pruebas, así mismo, exponemos de manera resumida cuales son los niveles de
abstracción y representación de un circuito micro electrónico y finalmente nos
referimos a la automatización del diseño de un circuito micro electrónico, por
cada uno de los temas anteriores presentamos una conclusión tipo criterio
personal acerca del contenido acá expuesto. También se presentará un link que
lo llevará a un video donde se expone la solución acerca del diseño de un
circuito integrado de bajo costo hecho a la medida para que este sirva de
control digital a un carrito, el diseño
es propuesto bajo un caso de estudio, dentro de los pasos a seguir tenemos en
primera instancia generaremos la tabla lógica de verdad de entradas vs salidas,
luego realizamos la simplificación por medio de los mapas de karnaught y de
paso obtenemos las ecuaciones para cada salida dependiendo del estado de las
entradas, posteriormente hacemos la simulación de los circuitos lógicos antes
diseñados utilizando DSCH y finalmente generamos el layout en Microwind, para
este caso en particular el diseño del circuito integrado debe ser capaz de
simular el comportamiento de un carrito evasor de obstáculos, para ello solo se
van a trabajar estados digitales.
RESUMEN DE LAS
ACTIVIDADES DE LA FASE 4
1- Cada
estudiante se apropió del conocimiento ofrecido por las lecturas tanto
complementarias como sugeridas que se encuentran en el entorno de conocimiento
referente a la unidad 2.
2- En el
foro para el trabajo colaborativo de la fase 4 cada estudiante
(participaron 4 estudiantes) analizó el caso de estudio planteado dentro de
esta guía concerniente al diseño de un circuito integrado para el control de un
carrito evasor de obstáculos y propuso el diseño de un cierto circuito integrado
para dar solución al problema planteado para esta fase, en este caso, cada
estudiante generó su tabla lógica de verdad, su síntesis de dichas tablas por
medio de mapas de
karnaught y generó su propio video mostrando el paso a paso el desarrollo
del circuito integrado hecho a la medida, el cual se desarrollada haciendo uso
de los software Microwind (diseño del circuito integrado a la medida) y DSCH
(generando el layout de circuito integrado).
3- Posteriormente un
estudiante del grupo a nombre del mismo y mediante un video realizó una
presentación acerca del desarrollo paso a paso de la solución del diseño del
circuito integrado para el carrito evasor de obstáculos.
4- Luego cada
estudiante debió realizar mínimo tres intervenciones respecto a las
conclusiones y aspectos más relevantes que encontró según las lecturas de la
unidad 2 y usando la rúbrica TIGRE
retroalimentara mínimo a dos compañeros junto con sus aportes, finalmente con
este material se hizo un libro digital en Calameo donde se expusieron dichos
aportes.
5- Todo lo anterior
debió subirse al presente blog para ser expuesto como parte del trabajo requerido.
Caso de estudio
En el curso de introducción a la
ingeniería electrónica del pensum nuevo se tiene el problema que el componente
práctico del curso se usan unos dispositivos de programación lógica llamados
LEGO, estos dispositivos se pueden programar para que se usen como seguidores
de línea, evasores de obstáculos y distintos tipos de robots automatizados,
pero estos se encuentran descompuestos y no se pueden usar dentro del curso,
por lo que se debe solicita a los estudiantes del curso de microelectrónica
diseñar los diferentes integrados en cada Fase y sus layouts para que se pueda
suplir la necesidad de desarrollar el componente práctico del curso:
Fase 4
Para la Fase 4 los
estudiantes junto con el grupo de trabajo colaborativo diseñarán los circuitos
integrados que los estudiantes del curso introducción a la ingeniería
electrónica van a utilizar como modelo de carrito evasor de obstáculos, para
ello se pretende desarrollar este integrado teniendo en cuenta las siguientes
apreciaciones:
-
El carrito evasor de
obstáculos debe ser capaz de tomar la decisión de girar a la izquierda o
derecha cada vez que encuentre un obstáculo
-
El carrito evasor de
obstáculos tiene diferentes grados de giro dado que puede encontrar obstáculos con
tamaños variables
-
El carrito evasor de
obstáculos es autónomo y de bajo costo
Para que los estudiantes
y el grupo de trabajo colaborativo pueda diseñar el integrado, se ha dejado las
especificaciones de entrada y salida con el fin de trabajar con estados
binarios
Se debe tener en cuenta
que el diseño solo se trabaja entradas y salidas con estados 1 y 0 dado que
solo se solicita el diseño del layout del circuito integrado, por ende no se
debe hacer diseños en otro software que no sea Microwind y DSCH
OBJETIVOS PARA LA FASE
4
- Que
mediante el desarrollo de las actividades propuestas para la fase 4, los
estudiantes analicen y pongan en práctica conceptos fundamentales de los diseños
de circuitos integrados digitales aplicados a la microelectrónica, mediante el
diseño de un circuito integrado hecho a la medida, en el software
Microwind realiza el diseño funcional del circuito integrado y en el software
DSCH genera el desarrollo del circuito integrado y genera su layout.
- Que el estudiante
comprenda e interprete los diagramas esquemáticos y layouts generados mediante
simulaciones y uso de software Microwind con el fin de conocer el diseño de
circuitos integrados.
- Que el estudiante
identifique las metodologías de diseño y uso de estos aplicando a ejercicios
relacionados con el caso de estudio propuesto, como también el desarrollo y
análisis de las temáticas relacionadas para la elaboración de circuitos
integrados.
- Que el estudiante
comprenda los diferentes lenguajes de descripción y formatos relacionados en el
ámbito de la microelectrónica y aplicándolo al caso de estudio propuesto,
utilizando las referencias sugeridas y desarrollo de ejercicios planteados
propuestos.
- Que el
estudiante identifique las metodologías de diseño y uso de estos aplicando a
ejercicios relacionados con el caso de estudio propuesto, como también el
desarrollo y análisis de las temáticas relacionadas para la elaboración de
circuitos integrados.
- Que el estudiante comprenda los diferentes
lenguajes de descripción y formatos relacionados en el ámbito de la
microelectrónica y aplicándolo al caso de estudio propuesto, utilizando las
referencias sugeridas y desarrollo de ejercicios planteados propuestos.
- El
estudiante genere un blog y por medio de este pone en práctica su capacidad
creativa y de investigación, exponiendo en el sitio creado tanto las
actividades llevadas a cabo durante la presente fase.
LIBRO CALAMEO CON LAS CONCLUSIONES Y
ASPECTOS RELEVANTES IDENTIFICADOS
POR LOS INTEGRANTES DEL GRUPO
VIDEO ACERCA DEL DISEÑO, SIMULACIÓN Y
GENERACIÓN DEL LAYOUT DEL CIRCUITO INTEGRADO PARA EL CONTROL DEL CARRITO EVASOR
DE OBSTÁCULOS
Link Video Diseño Integrado en DSCH y
Microwind:
CONCLUSIONES REFERENTES A LA ACTIVIDAD
- Mediante las
lecturas pudimos evidenciar la complejidad que actualmente existe en el diseño
de un circuito micro electrónico, por ejemplo, como en el caso del diseño de un
integrado complejo como lo es un microprocesador, se deben hacer uso de
técnicas estadísticas para poder escoger los test o pruebas representativas y
que al aplicarlas se pueda tener una alta probabilidad de detectar fallas en el
diseño antes de ser enviadas a la producción final y al mercado.
-
Pudimos
comprender que existe toda una ingeniería paralela al diseño de los CI, que se
encarga de desarrollar potentes pruebas para detectar fallos durante las
verificaciones de los prototipos y antes de la fabricación de los CI.
-
Los niveles
de abstracción y representación le dan una visión general y completa de los que
se trata un determinado CI, tanto al diseñador o diseñadores, como a los
ingenieros que harán uso del CI para integrarlo a todo un sistema donde tendrá
sus funciones específicas dentro del mismo, por lo tanto son unas herramientas
muy importantes que deber ser desarrolladas incluso desde las etapas iniciales
del proyecto de desarrollo del circuito integrado.
-
La
universidad UNAD presenta dentro del curso de microelectrónica el análisis del
proceso de desarrollo de un circuito “cmos” capaz de realizar los comandos
necesarios para el funcionamiento de una aplicación específica, para este caso
es el desarrollo de un carro que responde a estímulos de diferentes obstáculos
que dependiendo de las cualidades el carro toma determinado comportamiento,
para hacer el modelado del circuito usamos unos software de modelamiento que
nos permiten por medio de un archivo en (verilog) desarrollar la aplicación o
viceversa por medio de la aplicación sacar el archivo de programación que se
puede implementar en un FPGA, luego se saca en Microwind el modelado del
circuito por capaz, lo que nos da a conocer gran parte del proceso de diseño,
desarrollo y construcción de un circuito integrado.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Robayo, F. (2009). Metodologías de Diseño y
Diagramas de Flujo. Bogotá D.C. Universidad Nacional Abierta y/a Distancia.
Recuperado de http://hdl.handle.net/10596/11268
Robayo, F. (2009). Lenguajes de Descripción
y Simuladores Físicos. Bogotá D.C. Universidad Nacional Abierta y/a Distancia.
Recuperado de http://hdl.handle.net/10596/11269
Robayo, F. (2009). Test y Pruebas de
Circuitos Integrados. Bogotá D.C. Universidad Nacional Abierta y/a Distancia.
Recuperado de http://hdl.handle.net/10596/11270
Sutter, G., Todorovich, E., López, S., &
Boemo, E. (2001). Propiedad Conmutativa y Diseño de Bajo Consumo: Algunos
Ejemplos en FPGAs. In VII Workshop de IBERCHIP, Montevideo. Recuperado de https://www.researchgate.net/profile/E_Boemo/publication/228906155_Propiedad_Conmutativa_y_Diseno_de_Bajo_Consumo_Algunos_Ejemplos_en_FPGAs/links/00b7d53a04813bd525000000/Propiedad-Conmutativa-y-Diseno-de-Bajo-Consumo-Algunos-Ejemplos-en-FPGAs.pdf
Arroyo, L., Herrera, A., & Llano, Y.
(2013). Receptor BiCMOS de conversión directa para aplicaciones de UWB.
Recuperado de https://repositorio.unican.es/xmlui/bitstream/handle/10902/3774/Receptor%20BiCMOS.pdf?sequence=1&isAllowed=y
Imágenes varias tomadas de: https://www.google.com/search?q=imagenes+circuitos+integrados&client=firefox-bab&dcr=0&tbm=isch&source=iu&pf=m&ictx=1&fir=ZWIY96FWxhgb2M%253A%252CvjP0SY6Tl8ZSLM%252C_&usg=__-X
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