Informe Actividad Etapa 3 Fase 4.docx

INFORME ACTIVIDAD ETAPA 3 FASE 4

EVALUACION FINAL

YONNY RODRIGUEZ CORREAMIGUEL ANGEL GARCÍA-79838263 PRESENTADO A NESTOR RODRIGUEZ TUTOR CURSO 299008_4

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS DE TECNOLOGIA E INGENIERIA PROGRAMA DE INGENIERIA ELECTRÓNICA COLOMBIA UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA NOVIEMBRE DE 2015

INTRODUCCIÓN El planteamiento del problema se lleva a cabo, tomando como fundamento los cursos vistos en semestres anteriores, como lo fueron Logica Matematica y electrónica digital, donde aplicaremos los conceptos básicos de las compuertas lógicas para realizar un montaje global que dé solución a las etapas propuestas en el curso de Microelectronica, comprobando su correcto funcionamiento por medio de las simulaciones realizadas con el software DSCH3 y Microwind. En este trabajo vamos a aplicar la microelectrónica diseñando un circuito que da solución a el planteamiento de varios problemas con los parámetros requeridos en la materia, para la solución se utilizaron compuertas lógicas utilizando como herramienta de simulación el DSCH3 y el Microwind, con el DSCH3 se genera un fichero Verilog del circuito lógico que en cuyo caso sirve como entrada a la aplicación Microwind para crear el layout del circuito integrado. Pensamos que es importante ya que nos permitio ponernos a prueba y nos ayudo a conocer más acerca el trabajo de los programas de simulación y sus bondades. El propósito se basa en cubrir el amplio mundo de los diferentes procesos de fabricación, integración de circuitos, electrónica digital, en un proceso de aplicación que se puede implementar en diferentes funciones, en nuestro caso veremos un sistema de circuitos integrados basados en la microelectrónica.

RESUMEN El presente trabajo es el resultado de investigaciones y estudios realizados en el curso de Microelectronica. El proposito de este trabajo es llenar de concimientos sobre el tema de la Microelectronica al lector. Enfatiza las diferentes aplicaciones de la Microelectronica y los software. Como en las anteriores intervenciones tenemos el analisis de cómo llegamos a implementar en dsch y el layout de microwind el proyecto especifico en esta etapa desde la creación de la tabla de karnaugh y el diseño de las compuertas, se requiere un repaso de logica matematica o cursos similares como sistemas digitales básicos y secuenciales.

OBJETIVOS Desarrollar las practicas propuestas en el curso de Microelectronica, para este caso trabajamos la etapa 4 parte final del curso, lo que requerio analizar, comprender y dar solucion a lo planteado en esta actividad. analizará el caso de estudio planteado dentro de esta guía integradora de actividades y discutir dentro del foro de trabajo colaborativo las posibles soluciones. Teniendo en cuenta el caso de estudio, el grupo de trabajo colaborativo diseñará y desarrollará la tercera etapa (etapa 3) del caso de estudio, con ella deberá llevar a cabo el diseño del circuito integrado, en primera instancia realizando simulaciónes utilizando DSCH Analizar las condiciones palnteadas en la guia, realizar las entradas posibles del proyecto, realizar la tabla correspondiente con las indicaciones hechas en la guia, realizar las tablas de karnaugh o reducción con las propiedades Booleanas para resumir el circuito propuesto, tomar las compuertas necesarias como or and not y sus conexiones según el resultado de las tablas de karnaugh o propiedades booleanas. Abrir el DSCH y elegir compuertas con sus conexiones y tomar un temporizador entrar al menu y modificar el tiempo con 2 segundos o cuatro según la posición del circuito. Se abre el Microwind y generamos el layout con sus respectivas graficas y resultados en 3d.

FASE 1 PREETAPA PROPUESTA COMPUERTA NAND La puerta lógica NO-Y, más conocida por su nombre en inglés NAND, realiza la operación de producto lógico negado. En ocasiones es llamada también barra de Sheffer. En la figura de la derecha pueden observarse sus símbolos en electrónica. Valor Item

Resultado

1

0

1

0

1

1

1

1

0

0

0

1

Tenemos el dhcs3 abierto tomamos dos transistores pmos y dos nmos, conectamos entre si los drenadores, y en los gates todas las puertas. Llamamos Un fuente Vcc Dos valores lógicos un polo a tierra y un led como de salida.

Lo de color azul es cero y lo de color rojo es 1

Notamos que por ser compuerta nand se comporta exactamente como una compuerta or. Dos estados lógicos si es cero, la respuesta es 1 o encendido.

Un estado lógico 1 y el otro cero es uno.

Si ambos estados están encendidos la respuesta es cero.

La propuesta es sencilla y con el archivo Microwind se procede a realizar el diseño. Se procede a abrir el ejecutable de Microwind se busca regla 12 en archivo en select foundry y después se busca el archivo en la carpeta system de dhsc 3 y

ubicamos example.v,

Y ubicamos los diferentes metales en colores

Se procede a realizar la simulación y obtenemos los siguientes resultados: Voltaje vs tiempo

Y en tercera dimensión:

PROPUESTA COMPUERTA AND Planteamiento del ejercicio: Se pide realizar el diseño y simulación de una compuerta AND a base de transistores CMOS mediante el uso de la herramienta Mircrowind. Valor Item

Resultado

1

0

0

0

1

0

1

1

1

0

0

0

Circuito que está en el manual equivalente a la compuerta Nand

Para formar la compuerta AND le colocamos la compuerta inversora a la compuerta NAND

Diagrama con el microwind

Se realiza primero la compuerta NAND y luego se une con el inversor por medio del contacto metal con polysilicon para formar la compuerta AND.

RESUMEN UNIDAD UNO

Desde que surgió la electrónica a partir de los semiconductores. La vida se ha hecho más fácil los transistores sustituyeron los tubos al vacío, generando diferentes referencias y distintos tipos de potencia, así nacieron los bjt y los CMOS o PMOS controlados por tensión haciendo más fácil la aplicación digital lo cual genero las configuraciones lógicas de compuertas, a partir de ello se generó la miniaturización lo cual introdujo numerosas compuertas lógicas, pero a partir de esto se descubrió por parte de Boyle una serie de operaciones lógicas que nos facilitarían más las funciones de las compuertas. Las estructuras Boyle más usadas son las compuertas And equivalente a la multiplicación o a la conjunción de la tautología la compuerta Or equivalente a la suma o a la disyunción. La compuerta Not equivalente a la negación. Después nacieron los combinacionales circuitos que las salidas las utilizaban como entradas y las secuenciales que se necesitan circuitos que con funciones como memoria para recordad la historia del circuito.

Los PLDs es el dispositivo más usado actualmente para la electrónica digital se pueden modificar por medio de programación. Existen diversos tipos de PLD’s También tomaremos conceptos de amplificación inversor que nos será de utilidad para programar PLD’s lo importante de este curso es conocer la gran utilidad que tienen estos dispositivos para las necesidades que utilizaremos en un proyecto mas especifico

Les comparto la idea principal de la lectura que por cierto es muy interesante, algunas veces no notamos el alcance y lo que podemos crear para el bien de la humanidad. La lectura cuenta con un gran contenido donde explica el funcionamiento del equipo, lo cual no expongo en el siguiente texto.

PATENTE PARA LA FABRICACION DE UNAMATRIZ MICROELECTRONICA El principio de fabricación de una matriz microelectrónica es por medio de control de flujo y a su vez controlado por medio de un sistema óptico interpretando muchos muestreos. Durante los últimos años el sistema clínico a mejorado, utilizando diferentes compuestos que facilitan el estudio y la eficiencia para ejecutar ciertas labores, sin embargo las pruebas son complejas por la utilización y posicionamiento de todos los implementos Partiendo de los hallazgos y fabricación de nuevos instrumentos electrónicos se han podido realizar diferentes procesos que contribuyen a diferentes áreas, como es el caso de la identificación de partículas o muestras de ADN y ARN que contribuyen a los avances científicos, que dan la posibilidad de impulsar y separar líquidos en microcanales por medio de procesos de electrocinética. SOLUCION Uno de los avances de la electrónica y en especial a las técnicas de diseño de semiconductores contribuyo a mejorar los estudios clínicos y que son de gran importancia, por tanto es creado una matriz microelectrónica que se fundamenta en un sistema de pozos que se encuentran interconectados y pueden controlar sistemas de nivel y caudal del sistema, dicho sistema puede ser totalmente eficiente para el análisis de ADN e identificar anticuerpos en una sustancia y separarlos, este avance tiene diferentes resultados positivos como, bajo costo y mayor eficiencia durante la realización de pruebas. FASE 2 ETAPA 1

DISEÑO DE LOS INDICADORES DE LAS PUERTAS DEL LABORATORIO

Como nos muestra la guía nos ponen unas condiciones que a continuación relacionó:

Utilizamos cinco indicadores que relaciono a continuación: 25=32 Nos dan 32 situaciones y realizamos la siguiente tabla:

ITEM

Puerta Acceso Principal

Puerta Conexión

LED puerta conexión

Led puerta Acceso Principal

Chicharra

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

2

0

0

0

1

0

3

0

0

0

1

1

4

0

0

1

0

0

5

0

0

1

0

1

6

0

0

1

1

0

7

0

0

1

1

1

8

0

1

0

0

0

9

0

1

0

0

1

10

0

1

0

1

0

11

0

1

0

1

1

12

0

1

1

0

0

13

0

1

1

0

1

14

0

1

1

1

0

15

0

1

1

1

1

16

1

0

0

0

0

17

1

0

0

0

1

18

1

0

0

1

0

19

1

0

0

1

1

20

1

0

1

0

0

21

1

0

1

0

1

22

1

0

1

1

0

23

1

0

1

1

1

24

1

1

0

0

0

25

1

1

0

0

1

26

1

1

0

1

0

27

1

1

0

1

1

28

1

1

1

0

0

29

1

1

1

0

1

30

1

1

1

1

0

31

1

1

1

1

1

Tabla de Karnaough LP LA CH

LP LA CH

LP LA CH

LP LA CH

LP LA CH

LP LA CH

LP LA CH

LP LA CH

AP

0

1

3

7

2

4

6

5

AP

8

9

11

15

10

12

14

13

AP

24

25

27

31

26

28

30

29

AP

16

17

19

23

18

20

22

21

Se crea la función P LP LA CH + A P LP LA CH

FASE 3 ETAPA 2 Para la etapa 2, los diseñadores deberán crear un circuito integrado capaz de controlar la temperatura del laboratorio, para ello tendrán un sensor de grados de ocho estados en los que se destacan mayormente las temperaturas más alcanzadas, también contaran con un techo movedizo de apertura y cierre y dos ventiladores para la ayuda de refrigeración del laboratorio, y dos led de indicación de estados caliente o frio según la temperatura del laboratorio, para poder comenzar con el diseño del circuito integrado se ha diseñado la siguiente tabla con las condiciones predefinidas:

Teniendo en cuenta que en la etapa 2, la temperatura se plantea en 8 niveles, se debe diseñar el circuito utilizando la siguiente tabla:

Análisis del circuito y diseño Se solicitan ocho estados para el diseño, por lo tanto requiero manejar tres variables de entradas para manipular cuatro (4) bits. Las entradas del sistema son: a: Variable de entrada 1 b: Variable de entrada 2 c: Variable de entrada 3 d: Variable de entrada 4 Las salidas del sistema son: PT: Panel de techo V1: Ventilador 1 V2: Ventilador 2 LTP: Led de temperatura promedio Acontinuacion se define los estados que van a tomar la condiciones en binario. Estados Cerrar Abrir Apagado Encendido

Tabla de verdad para el diseño del integrado

0 1 0 1

Entradas Items 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Temperaturas 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

A

B

C

D

0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0

0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1

0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0

0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1

Panel Techo 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1

Ventilador 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1

Solucion Mapa de Karnaugh

Salidas Ventilador 2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1

Led de Temperatura Promedio 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1

Simulaciones A = 0, B = 0, C = 0, D = 0, en este estado tenemos una de temperatura de 10 grados

En la anterior simulación podemos verificar que se satisface lo solicitado en la guía. Lo cual consiste en: Si por ejemplo la temperatura alcanza los 10º C, el panel de techo se cierra, el ventilador 1 se apaga y el ventilador 2 se apaga, pero el led de indicación de temperatura promedio estará apagado, indicando la temperatura más baja. A = 0, B = 0, C = 1, D = 0, en este estado tenemos una de temperatura de 15 grados

A = 0, B = 1, C = 0, D = 0, en este estado tenemos una de temperatura de 20 grados

Simulación y resultados del circuito

DISEÑO DEL LAYOUT El diseño en Layout

Simulación en 3D

FASE 4 ETAPA 3

En la etapa 3, los diseñadores deberán crear el último integrado capaz de controlar las cámaras de vigilancia, dado que solo se tienen cuatro cámaras, se deberán mover en un rango de derecha a izquierda según un tiempo dado, para ello se ha establecido un led de indicación de vigilancia en el salón 1 y el salón 2, para ello de a creado la siguiente tabla con las condiciones que se deberán diseñar para obtener el circuito integrado:

Análisis del circuito y diseño Las variables de entra seran controladas por un temporizador, este entregara una salida con flancos, activando unos contadores de tres bits, los cuales entregan a las varibles de entrada del circuito integrado, para que ejecute el control de las camaras. Como se solicitan siete (7) estados, para el diseño, se requiere manejar tres (3) variables y teniendo encuenta la sugerencia de la tabla anterior, se procedio de la siguiente manera obteniendo los siguientes resultados.

Tabla de verdad para las variables de entrada Entradas Tiemp o 0 1 2 3 4 5 6

A 0 0 0 0 1 1 1

B 0 0 1 1 0 0 1

C 0 1 0 1 0 1 0

Acontinuacion se define los estados que van a tomar la condiciones en binario. Estados 1 0 1 0

Izquierda Derecha Encendido Apagado

Se definieron como Las salidas del sistema las siguientes: Cámara 1 Cámara 2 Cámara 3 Cámara 4 Led vigilancia salón 1 Led vigilancia salón 2 Tabla de verdad para el diseño del integrado Entradas Tie mp o 0 1 2 3 4 5 6

A 0 0 0 0 1 1 1

B 0 0 1 1 0 0 1

Salidas

C 0 1 0 1 0 1 0

C 1 1 0 1 1 1 0 0

C 2 0 1 1 0 1 0 0

C 3 0 0 0 1 1 1 0

C 4 0 0 0 1 1 1 1

L V S 1 1 1 1 1 0 0 0

L V S 2 0 0 0 1 1 1 1

Tiempo 1 A = 0, B = 0, C = 0

Tiempo 2 A = 0, B = 0, C = 1

Tiempo 3 A = 0, B = 1, C = 0

Tiempo 4 A = 0, B = 1, C = 1

Tiempo 5 A = 1, B = 0, C = 0

Tiempo 6 A = 1, B = 0, C = 1

Tiempo 7 A = 1, B = 1, C = 0

Simulación y resultados del circuito

DISEÑO DEL LAYOUT El diseño en Layout

En tercera dimensión

Simulación del layout

https://www.youtube.com/watch?v=umFwVTVipi0

CONCLUSIONES

Los circuitos electrónicos tienen una gran influencia en la vida cotidiana. De hecho es difícil que nos encontremos lejos de algunos de estos circuitos, al estar frente a una computadora, un televisor, una Tablet, cámaras de seguridad, etc. La apariencia de estos circuitos suele ser una pequeña caja negra con una serie de patas, lo que se conoce como circuito integrado. Lo cual, la interacción con dichos circuitos no suele ser directa, sino a través de una serie de interfaces con las cuales podemos solicitar información deseada Dentro del proceso y desarrollo de la actividad se construyó y nos apropiamos del concepto de la Microelectrónica. Mediante la realización de ejercicios prácticos se entrenó la capacidad cognitiva al desarrollo y aplicación de las compuertas lógicas y los circuitos correspondientes para dar solución a las etapas del curso. Se construyeron las bases necesarias para la realización de la etapa 3 relacionado con los conceptos de la materia Microelectrónica. Recopilamos un resumen de las actividades anteriores conforme a lo dispuesto en la guía de cada momento, resumiendo desde el circuito simple con compuertas hasta el más complejo como el anterior se lograron apropiar los temas de sistemas digitales básicos para diseñar este tipo de circuitos, se pudo observar que este software no es complicado en su manejo es más práctico que los demás que hemos visto en el pasado. Con este curso y apoyándonos en otros podemos avanzar en circuitos más complejos y diseños que requieran de nuestras habilidades profesionales.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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METODOLOGÍAS DE DISEÑO - FASE 2 http://es.calameo.com/books/0042546003132e18e52e0 Informe Actividad Fase 3 http://es.calameo.com/books/00425460061b2e6fc92bc Informe Actividad Etapa 3 Fase 4 http://es.calameo.com/books/0042546005cc9d026da63

Trabajo Colaborativo Fase 4 Final http://es.calameo.com/books/0042546007be122b49490 estare atento a sus sugerencias Gracias