dr Miljana Milićleda.elfak.ni.ac.rs/education/PEK_stari/literatura...24.02.2014. 1 Projektovanje elektronskih kola Prof. dr Predrag Petković, dr Miljana Milić Katedra za elektroniku

24.02.2014. 1

Projektovanje elektronskih kola

Prof. dr Predrag Petković,dr Miljana Milić

Katedra za elektronikuElektronski fakultet Niš

LEDA - Laboratory for Electronic Design Automation http://leda.elfak.ni.ac.yu/

24.02.2014. 2


Literatura:V. LitovskiProjektovanje elektronskih kola

Simulacija Optimizacija Testiranje Fizičko projektovanje

П. Петковић, Пројектовање CMOS интегрисаних кола са

мешовитим сигналима, Уводно поглавље, Електронски факултет.


24.02.2014. 3


Dodatna literatura:П. Петковић, М. Андрејевић Стошовић,

М. Милић, Д. Мирковић, Практикум лабораторијских вежби из

предмета Пројектовање електронских кола и Пројектовање дигиталних електронских кола, Поглавље Пројектовање електонских кола,


24.02.2014. 4


Kolokvijumi:Spice 30% 1 april“Nalepnice” 30% 29 aprilOptimizacija 40% 20 majPrisustvo 5%

50% oceneProjekat (ispit):

Zadatak 13.05 Odbrana 10 JuniOptimizacija 50% ocene


24.02.2014. 5


Sadržaj:I. Uvod - osnovni pojmoviII. Analiza el. kola primenom računaraIII. Optimizacija el. kolaIV. Logička simulacijaV. Osnove fizičkog projektovanja

(projektovanje štampanih ploča)


24.02.2014. 6

1. Osnovni pojmovi

1.1 Definicija1.2 Faze projektovanja1.3 Projektovanje u užem smislu1.4 Aspekti projektovanja1.5 Stilovi projektovanja1.6 Izbor stila projektovanja


24.02.2014. 7

1.1 Definicija

Projektovanje (el. kola) podrazumeva skup aktivnosti koje od opisa željene funkcije kola dovode do realizacije prototipa.

Rezultat ove aktivnosti jeste potpunadokumentacijom neophodna da bi kolo ušlo u redovnu proizvodnju


24.02.2014. 8

1.1 Definicija

Šta je mobilni telefon?

To je sprava koja omogućava bežični telefonski razgovor i prenos poruka u digitalnom obliku.


Kako se opisuje projekat?

24.02.2014. 9

1.1 Definicija


To je sprava koja ima integrisani mikrofon, ADC, pojačavač, primopredajnik, DAC, antenu


Analog Baseband

Digital Baseband

(DSP + MCU)

PowerManagement

Small Signal RF

PowerRF


24.02.2014. 10

1.1 Definicija


To je sprava od plastike, dimenzija 10x5x2.5 cm sa LCD ekranom i tastaturom od 18 tastera



24.02.2014. 11

1.1 Definicija

DOMENI opisa projekta

1. Funkcijonalni opis Šta kolo/sistem radi(opis ponašanja)

2. Strukturni opis Čime se ostvaruje 3. Fizički opis Kako izgleda



24.02.2014. 12

1.1 Definicija

NIVOI opisa projektaZavise od toga ŠTA opisujemoDigitalni sistem (PC ili digitalno kolo)1. Sistemski2. Algoritamski3. RTL4. Logički5. Električni



n+n+S

G D

+

KOMPONENTA

KOLO

GEJT

MODUL

SISTEM

24.02.2014. 13

1.1 Definicija


Ravan projektovanja između ose domena i ose nivoa (apstrakcije)

Funkcionalni(ponašanje)

Strukturni

Fizicki

dom

en

nivo apstrakcije

Sistemski (s

istem)

Algoritamski (m

odul)

RTL (registr

i)

Logicki (g

ejt)

Elektric

ni (kolo)

24.02.2014. 14

1.1 Definicija


Ravan projektovanja između ose domena i ose nivoa (apstrakcije)


nivo apstrakcije

Strukturni

Fizicki

24.02.2014. 15

1.1 Definicija


24.02.2014. 16

1.1 Definicija


Dodavanjem ose aplikacije, ravan prerasta u prostor projektovanja


Projekat 1(sat)

Projekat 2(PC)

Projekat 3(mobilni telefon)

Strukturni

Fizicki

dom

en

nivo apstrakcije

Sistemski (s

istem)

Algoritamski (m

odul)

RTL (registr

i)

Logicki (g

ejt)

Elektric

ni (kolo)

aplikacija

24.02.2014. 17

1.1 Definicija


Projektovanje predstavlja kretanje kroz projektni prostor

Prelazak iz opisa ponašanja u strukturni opis predstavlja strukturno

projektovanjePrelazak iz strukturnog u fizički je

fizičko projektovanje

18



nivo apstrakcije

Algoritamski (modu )

istemsk

stem

S

i (si)

(RTL

registri)

Logicki (gejt)

l

i

E ektricn

(kolo)

Strukturni

Fizicki

dom

en

l

1.1 Definicija

19



nivo apstrakcije

Algoritamski (modu )

istemsk

stem

S

i (si)

(RTL

registri)

Logicki (gejt)

l

i

E ektricn

(kolo)

Strukturni

Fizicki

dom

en

l

1.1 Definicija

24.02.2014. 20

Opis ponašanja Strukturni opis

Geometrijski opis

1.1 Definicija


24.02.2014. 21

1. 2 Faze projektovanja


Uno enje zahteva

Projektovanje

Izrada prototipa

Kvalifikacija zaproizvodnju

š

24.02.2014. 22

1. 3 Projektovanje u užem smislu


Sinteza

Verifikacija

SintezaProjektovanjelogicke i

elektricne šeme

Fizickoprojektovanje

Verifikacija

Sinteza

Verifikacija

Sinteza

Verifikacija

24.02.2014. 23

1.4. Aspekti projektovanja

1. Tehnološki aspekt projektovanja2. Sistemski aspekt projektovanja3. Aspekt testiranja4. Ekonomski i pravni aspekt5. Ekološki aspekt projektovanja


24.02.2014. 24


Tehnološki Mora se voditi računa o sudbini projekta i

kada dođe do promene tehnologije.

Idealno bi bilo da projektovanje ne zavisi od tehnologije u kojoj će se kolo proizvesti.

Nije moguća potpuna nezavisnost.


24.02.2014. 25


Tehnološki


Minimalna dimenzija nm[ ]250

130

180

3550

70

100

1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011

24.02.2014. 26

Tehnološki aspekt projektovanja


Prvi tranzistor Bell Labs, 1948 Walter Houser Brattain,

John Bardeen, William Bradford Shockley

Nobelova nagrada za fiziku 1956

24.02.2014. 27



The integrated circuit was first conceived by a radar scientist, Geoffrey W.A. Dummer (born

1909), working for the Royal Radar Establishment of the British Ministry of

Defence, and published in Washington, D.C. on May 7, 1952. Dummer unsuccessfully attempted

to build such a circuit in 1956.

24.02.2014. 28



Prvo integrisano kolo Texas Instruments, 1959, February 6

Jack Kilby

½ Nobelova nagrada za fiziku

2000.1.5625 x 10.9375 mm

24.02.2014. 29



19711000 transistors1 MHz operation

Intel 4004 Micro-Processor Intel Pentium (IV) microprocessor

24.02.2014. 30



Murov zakon (1965)Broj tranzistora na čipu udvostručava se svakih 18-24 meseci

1 61 51 41 31 21 11 0

9876543210

1959

1960

1961

1962

1963

1964

1965

1966

1967

1968

1969

1970

1971

1972

1973

1974

1975

LOG

2 OF

THE

NU

MB

ER O

FC

OM

PON

ENTS

PER

INTE

GR

ATE

D F

UN

CTI

ON

Electronics, April 19, 1965.

24.02.2014. 31



Murov zakon primenjen na mikroprocesore

400480088080

8085 8086286

386486 Pentium® proc

P6

0.001

0.01

0.1

1

10

100

1000

1970 1980 1990 2000 2010Godina

Bro

j tra

nzis

tora

x 1

.000

.000

Porast 2X za 1.96 godina!

Broj tranzistora u vodećim mikroprocesorimaudvostručava se na svake 2 godine

24.02.2014. 32



P6Pentium ® proc

486386

2868086

808580808008

4004

0.1

1

10

1971 1974 1978 1985 1992 2000Godina

P (W

)

Snaga i dalje raste

24.02.2014. 33



400480088080

8085

8086

286 386486

Pentium® procP6

1

10

100

1000

10000

1970 1980 1990 2000 2010Godina

Gus

tina

snag

e(W

/cm

2)

Ringla

NuclearniReaktor

RaketniMotor

Gustina snage je velika i čip se greje

24.02.2014. 34



Procesori sa dva jezgra (od aprila 2005.)

Intel® Pentium® processorExtreme Edition die

AMD Athlon™ 64 X2 Dual-Core Processor

for Desktop

Intel® Pentium® processor Extreme Edition die

24.02.2014. 35

Sistemski aspekt projektovanja


Tehnološki aspekt projektovanjaSistemski aspekt projektovanjaAspekt testiranjaEkonomski i pravni aspektEkološki aspekt projektovanja

24.02.2014. 36



24.02.2014. 37



Prvi let braća Rajt obavila su 1903.

brzina 48km/h

Prvi putnički avion na mlazni pogon 1959. ~1000km/h

Danas, posle 50 godina, avioni lete istom brzinom

Poređenje sa razvojem avio industrije

24.02.2014. 38

Aspekt testiranja



24.02.2014. 39

Aspekt testiranja


Odgovor na pitanje da li su zadovoljeni projektni zahtevi - ne unosi novu vrednost ali košta

Pravilo 10x1

Troškovi testiranja po defektu

test

iran

jeko

mpo

nena

ta

test

iran

jepl

oca

test

iran

jesi

stem

a

1

10

100

24.02.2014. 40

Aspekt testiranja


Tokomm projektovanja voditi računa kako će se kolo testirati u različitim fazama proizvodnje.

Troškovi testiranja po defektu

test

iran

jeko

mpo

nena

ta

test

iran

jepl

oca

test

iran

jesi

stem

a

1

10

100

Cilj:

• Omogućiti testiranje,

• Olakšati testiranje

• Ubrzati testiranje

• Po najmanjoj ceni

24.02.2014. 41

Ekonomski aspekt



24.02.2014. 42

Ekonomski aspekt


http://www.techeye.net/mobile/mobile-phone-market-makes-a-comeback

Tržište mobilnih telefona(Broj prodatih)

Godina 1996 1997 1998 1999 2000Količina 48M 86M 162M 260M 435M

Analog Baseband

Digital Baseband

(DSP + MCU)

PowerManagement

Small Signal RF

PowerRF

(podaci iz Texas Instruments)Godina 2011 Količina 1200M

24.02.2014. 43

Ekonomski aspekt


24.02.2014. 44

Ekonomski aspekt


Zadatak svih fabrika na svetu je da proizvode samo jedan ‘artikal’

24.02.2014. 45

Ekonomski aspekt


Fiksni troškoviVreme i cena projektovanjaCena izrade maskeOstali fiksni troškovi (zakupnina prostora, ...)

Proporcionalni troškoviCena urošenog materijala (silicijuma), pakovanja (kućišta), testiranjaProporcionalni veličini serijeProporcionalni površini čipa

24.02.2014. 46

Ekonomski aspekt


Na porast fiksnih troškova utiče rast troškova projektovanja:

Projektanti su skupi i postaju skuplji• obrazovanje• uslovi rada• uslovi života

Investicije u novi hardverInvesticije u novu softver ($100 000)

24.02.2014. 47

Pravni aspekt


IP - Intelektualna svojina prava vezana za IP proističu iz zaštite:•PatentaDizajnaŽigaAutorskih pravaTopografija integrisanog kola (10 godina) Geografska oznaka porekla

Kako stimulisati inventivnost?

Kako zaštititi IP na složeni el. sistem?

24.02.2014. 48


Predmet zaštite:

Hardver PatentSoftver Autorsko pravo nad kopijom književnog delaBaza podataka Posebno pravo na organizaciju i

sadržaj bazeIntegrisano kolo Zaštita lejauta, imena,...

Pravni aspekt

24.02.2014. 49

Pravni aspekt


StandardiDokumenti koji sadrže usaglašena pravila, uputstva ili karakteristike koje se odnose na aktivnosti (proizvodnja i upravljanje) i njihove rezultate (gotova roba).

Uređuju i obezbeđuju kompatibilnost proizvoda različitih proizvodjača.

Njihovo poštovanje predstavlja preduslov za kvalitet proizvoda.

24.02.2014. 50

I. Uvod: Šta smo naučili?

Šta treba da znamo?

Elementarno (za potpis)Šta je projektovanje elektronskih kola?

Osnovna (za 6)1. Domeni opisa projekta 2. Aspekti projektovanja


24.02.2014. 51

I. Uvod: Šta smo naučili?

Šta treba da znamo?Ispitna pitanja

a) Nivoi projektovanja

b) Faze projektovanjac) Projektovanje u užem smislud) Tehnološki aspekt projektovanjae) Aspekt testiranjaf) Ekonomski aspekt projektovanja


24.02.2014. 52

I. Uvod

Sadržaj:Sledeće nedeljeI. Osnovni pojmovi (nastavak)

StandardiEkološki aspekt projektovanjaStilovi projektovanja

II. Analiza el. kola primenom računaraIII. Optimizacija el. kolaIV. Logička simulacija


Documents

dr Miljana Milićleda.elfak.ni.ac.rs/education/PEK_stari/literatura...24.02.2014. 1 Projektovanje elektronskih kola Prof. dr Predrag Petković, dr Miljana Milić Katedra za elektroniku