ECTS @ IUE ECTS @ IUE ECTS @ IUE ECTS @ IUE ECTS @ IUE ECTS @ IUE ECTS @ IUE

Ders Bilgi Formu ( ELM 451 )


   Temel bilgiler
Ders adı: Sayısal Tümleşik Devrelere Giriş
Ders kodu: ELM 451
Öğretim üyesi: Doç. Dr. Engin AFACAN
AKTS kredisi: 6
GTÜ kredisi: 3 ()
Yılı, Dönemi: 4, Güz
Dersin düzeyi: Lisans
Dersin tipi: Alan seçmeli
Öğretim dili: İngilizce
Öğretim şekli: Yüz yüze
Ön koşullar: yok
Staj durumu: Yok
Dersin amacı: Sayısal tümleşik devrelerde kullanılan yarı iletken aygıtların modelleri, bunlarla ilgili analizler ve simülasyonlar hakkında öğrencilere bilgiler verilecektir. Günümüzde %99 oranında kullanılan CMOS (tamamlayıcı MOS) teknolojisi dersin odak noktası olarak seçilmiştir. Zamanlama ve güç tüketimi kavramları sayısal devreler bağlamında tanıtılacaktır. Açık kaynak koduna sahip veya kullanımı serbest olan simülatörler (örneğin Berkeley Spice, ngspice ve Xyce) ve bunların özellikleri tanıtılacaktır. Simülatör programlarının aktif kullanımı hakkında öğrencilerin tecrübe kazanması sağlanacaktır. Değişik tipteki tasarım biçimleri (örneğin statik ve dinamik) tanıtılacaktır. Verilecek ödevler ile öğrencilerin devreleri kağıt üzerinde ve simülasyon programları aracılığıyla analiz etmeleri sağlanacaktır.
   Öğrenme çıktıları Yukarı

Bu dersi başarıyla tamamlayan öğrenciler, şu yetilere sahip olurlar:

  1. Matematiksel yöntemleri ve devre analiz modellerini, mantık bileşenleri ve bunların ara bağlantıları dahil olmak üzere CMOS dijital elektronik devreleri analizinde kullanabilme.

    Program Çıktılarına Katkıları

    1. Temel Elektronik Mühendisliği bilgisi edinmek
    2. Mühendislik uygulamalarında farklı teknik ve modern araçları kullanma bilgisini geliştirmek

    Değerlendirme Tipi

    1. Ödev
    2. Dönem projesi
  2. Yerleşimde CMOS teknolojisine özgü yerleşim kurallarını transistorlarin ve ara bağlantıların yönlendirilmesinde uygulayabilme.

    Program Çıktılarına Katkıları

    1. Sistem tasarımlarını geliştirmek, uygulamak ve sürdürmek
    2. Mühendislik uygulamalarında farklı teknik ve modern araçları kullanma bilgisini geliştirmek
    3. Modern yöntemler ve teknik araçları kullanmak

    Değerlendirme Tipi

    1. Ödev
    2. Dönem projesi
  3. Bir dizi amacı olan önemli bir VLSI tasarım projesini kriterler ve tasarım kısıtlamaları altında tamamlayabilme.

    Program Çıktılarına Katkıları

    1. Mühendislik problemlerini formüle edip çözmek
    2. Mühendislik uygulamalarında farklı teknik ve modern araçları kullanma bilgisini geliştirmek

    Değerlendirme Tipi

    1. Ödev
    2. Dönem projesi
   İçerik Yukarı
1. hafta: VLSI teknolojisine giriş.
2. hafta: Tümleşik devrelerin kısa bir tarihi, tasarım akışı, tasarım bölümlendirme, imalat, paketleme ve test.
3. hafta: MOS(Metal-Oxide-Semiconductor) kapasitör, I-V karakteristikleri, kapı ve difüzyon kapasitansı, İdealsizlikler ve PVT(Process-Voltage-Temperature).
4. hafta: Ara bağlantı modellemesi, tel direnci, tel kapasitansı, tel RC gecikmesi, çapraz konuşma, tel mühendisliği ve
tekrarlayıcılar.
5. hafta: Geçiş transistörleri, DC tepkisi, mantık seviyeleri, gürültü marjları, geçici tepki, RC gecikme modelleri, gecikme tahmini, mantıksal çaba, mantık kapısında gecikme, çok aşamalı mantık ağları, en iyi aşama sayısını seçme.
6. hafta: Sahte-NMOS mantığı, Dinamik mantık, geçiş transistör mantığı.
7. hafta: Transistör seviyesi kombinasyonel ve sıralı devre tasarımı.
8. hafta: Arasınav
9. hafta: Güç ve enerji: Dinamik güç ve statik güç.
10. hafta: Ölçekleme, ara bağlantı, gelecekteki zorluklar, test etme, hata modelleri, gözlenebilirlik ve kontrol edilebilirlik, test için tasarım, sınır tarama.
11. hafta: Varyasyon, gürültü bütçeleri, güvenilirlik, devre tuzakları.
12. hafta: Tek-bit toplama, Elde-dalgalanma toplayıcı, elde-atlayan toplayıcı, elde-tahmin toplayıcı
elde-seçici toplayıcı, elde-artış toplayıcı, ağaç toplayıcı ve veri yolu.
13. hafta: Bellek dizileri, SRAM (Static Random Access Memory) mimarisi, seri erişimli bellekler, içeriğe yönelik adreslenebilir bellekler, salt okunur bellekler, programlanabilir mantık dizileri.
14. hafta: Paketleme, güç dağıtımı, saat dağıtımı
saat sistemi mimarisi, faz kilitli döngüler, gecikme kilitli döngüler
Proje sunumları


15. hafta*: -
16. hafta*: Final sınavı.
Ders kitapları ve materyaller: The textbook for the course is Weste & Harris, CMOS VLSI Design: A Circuits and
Systems Perspective, 3rd ed, Addison Wesley, 2005
Önerilen kaynaklar: Rabaey, Jan M., Anantha P. Chandrakasan, and Borivoje Nikolic. Digital integrated circuits. Vol. 2. Englewood Cliffs: Prentice hall, 2002.

Baker, R. Jacob. CMOS: circuit design, layout, and simulation. John Wiley & Sons, 2019.
  * 15. ve 16. haftalar arası final sınavına hazırlık haftası bulunmaktadır.
Değerlendirme Yukarı
Değerlendirme tipi Hafta numarası Ağırlık (%)
Ara sınavlar (Vizeler): 8 20
Dönem içi diğer çalışmalar: 0
Proje: 16 40
Ödev: 4,5,6,10,12 40
Kısa sınav (Quiz): 0
Final sınavı: 0
  Toplam ağırlık:
(%)
   İş yükü Yukarı
Etkinlik Süre (Haftalık saat) Toplam hafta sayısı Dönem boyu toplam iş yükü
Dersler (Yüz yüze öğretme): 3 14
Ders dışı bireysel çalışma: 3 14
Uygulama, Rehberli problem çözme: 0 0
Ödev: 3 14
Dönem projesi: 10 1
Dönem projesi sunumu: 1 1
Kısa sınav (Quiz): 0 0
Ara sınav için bireysel çalışma: 3 1
Ara sınav (Vize): 2 1
Final sınavı için bireysel çalışma: 6 1
Final sınavı: 2 1
    Toplam işyükü:
    Toplam AKTS kredisi:
*
  * AKTS kredisi, toplam iş yükünün 25'e bölümüdür. (1 AKTS = 25 saatlik iş yükü)
-->