Porti logice

Fisa de documentare 1 Tipuri de porti logice

Competente:

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu circuite integrate digitale

O poarta logica este un circuit electronic cu una sau mai multe intrari si o singura iesire.

Poarta logica accepta pe fiecare intrare una din doua tensiuni si genereaza la iesire una din doua tensiuni.

In acest sens, ne referim uneori la tensiunile portilor logice ca la un nivel logic de tensiune inalta (SUS sau HIGH) si, respectiv, un nivel logic de tensiune joasa (JOS sau LOW).

Algebra booleana foloseste trei operatori fundamentali cu care pot fi definite toate functiile logice ce pot fi indeplinite de portile logice, si anume:

NU ( Engleza: NOT ) - negare, inversare

SI ( Engleza: AND

SAU ( Engleza: OR

Toate functiile care se obtin cu ajutorul acestor operatori sunt implementate de circuite numite porti logice.

1. Poarta NU (NOT)

Portile logice opereaza, dupa cum s-a aratat mai sus, cu semnale de intrare numite variabile logice, adica variabile care pot fi sau adevarate, sau false (1 sau 0).

De multe ori, se doreste ca, in timpul functionarii dispozitivelor electronice, o variabila sa fie modificata, de exemplu din 1 in 0 sau din 0 in 1. Aceasta este chiar operatia fundamentala NU, realizata de poarta NU (NOT).

Tabelul de adevar, simbolul de circuit si expresia booleana corespunzatoare unei porti NU (NOT) sunt:

Figura 4

Tabelul 2

2. Poarta SI (AND)

In proiectarea unui sistem digital se doreste, uneori, stabilirea momentului in care doua semnale logice preiau simultan valoarea logic 1.

In aplicatii cu semnale de control, exista multe situatii in care trebuie data o comanda daca mai multe conditii sau evenimente coexista. Este exact ceea ce fac operatorul si poarta SI (AND).

Tabelul de adevar, simbolul de circuit si expresia booleana corespunzatoare unei porti SI sunt prezentate mai jos:

A	B	C	f	Figura 5   Tabelul 3

3. Poarta SAU (OR)

Aceasta poarta semnaleaza prezenta, in mod obisnuit, a cel putin unui eveniment, lucru indicat prin asocierea variabilei 1. Operatia SAU si poarta SAU corespunzatoare modeleaza astfel de situatii.

Tabelul de adevar, simbolul de circuit si expresia booleana corespunzatoare unei porti SAU cu trei intrari vor fi:

A	B	C	f
			Figura 6

Tabelul 4

4. Poarta SI-NU (NAND)

Pentru a implementa functiile SI, SAU si NU, ca dealtfel orice expresie booleana, se pot folosi porti universale. Una dintre acestea este poarta SI-NU (NAND).

Tabelul de adevar, simbolul de circuit si expresia booleana pentru o poarta SI-NU (NAND) cu trei intrari sunt:

	Figura 7

Tabelul 5

Poarta SAU-NU (NOR)

O alta poarta universala este poarta SAU-NU (NOR). Pentru o poarta SAU-NU (NOR) cu trei intrari, tabelul de adevar, expresia booleana si simbolul de circuit sunt:

	Tabelul 6

Orice poarta care realizeaza operatia NOR in logica pozitiva, realizeaza operatia NAND in logica negativa si invers.

6. Poarta SAU EXCLUSIV (XOR)

Iesirea portii SAU EXCLUSIV (EXCLUSIVE OR) este in starea "1" atunci si numai atunci cand o singura intrare este in starea "1".

Pentru o poarta SAU EXCLUSIV cu doua intrari simbolul, functia booleana si tabelul de adevar sunt cele de mai jos:

			Tabelul 7
	Figura 9

Aceasta poarta poate fi privita si ca o combinatie de porti SI si SAU.

Activitatea de invatare 1.1  Principiul de funcționare al porților logice

Competenta:

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu circuite integrate digitale

Obiectivul vizat:

• Dupa finalizarea acestei activitați vei fi capabil sa identifici principiul de functionare al diverselor porti logice.

Durata: 10 minute

Tipul activitatii: decizii, decizii

Sugestii:

     Clasa va fi organizata in perechi

     Se vor utiliza cartonașe avand inscrise simboluri de porți logice și enunțuri reprezentand principiul de funcționare.

Continutul activitatii de invatare: Porți logice

Enunt:

Plaseaza cartonasele cu simbolul portilor logice in coloana stanga, iar pe cele cu exemplificarea functionarii portilor logice in coloana dreapta.

Fiecarui cartonas-simbol ii corespunde un singur cartonas-functionare!

Cartonase cu porti logice: AND, OR, NOT, XOR.

Cartonase cu functionare:

Cand A este 1 si B este 1, iesirea este 0.

Cand A este 1 si B este 0, iesirea este 0.

Cand A este 1, iesirea este 0.

Cand A este 1 si B este 1, iesirea este 1.

Evaluare:

     Se va efectua o inter-evaluare intre doua perechi alaturate.

Activitatea de invatare 1.2  Activitate practica - Porți logice

Competenta:

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu circuite integrate digitale

Obiectivul vizat:

• Dupa finalizarea acestei activitați vei fi capabil sa lucrezi practic cu   porti logice integrate.

Durata: 50 minute

Tipul activitatii: exercițiu practic

Sugestii:

     Clasa va fi organizata in 6 echipe

     Dupa 20 minute se va realiza interinvațarea, fiecare echipa prezentand clasei (cate 4-5 minute) rezultatele lucrarii efectuate.

Continutul activitatii de invatare: Porți logice

Enunt:

Echipa 1

a.      Sa se verifice tabelul de adevar pentru o poarta SI (AND) cu doua intrari.

b.     Conectati in iesirea portii doua LED-uri pentru a semnala starea logica, prin aprindere:

LED₁ - "1" logic

LED₂ - "0" logic

c.      Desenati schema electrica.

d.     Completati tabelul de adevar.

e.      Notati starea LED-urilor.

f.      Observati efectul lasarii in gol a intrarilor.

Echipa 2

a.      Sa se verifice tabelul de adevar pentru o poarta SAU (OR) cu doua intrari.

b.     Conectati in iesirea portii doua LED-uri pentru a semnala starea logica a iesirii, prin aprindere:

LED₁ - "1" logic

LED₂ - "0" logic

c.      Desenati schema electrica.

d.     Completati tabelul de adevar.

e.      Notati starea LED-urilor.

f.      Observati efectul lasarii in gol a intrarilor.

Echipa 3

a.      Sa se verifice tabelul de adevar pentru o poarta NU (NOT) cu doua intrari.

b.     Conectati la iesirea inversorului doua LED-uri pentru a semnala starea logica a iesirii, prin aprindere:

LED₁ - "1" logic

LED₂ - "0" logic

c.      Desenati schema electrica.

d.     Completati tabelul de adevar.

e.      Notati starea LED-urilor.

f.      Desenati schema electrica si verificati functionarea unui buffer.

Echipa 4

a.      Sa se verifice tabelul de adevar pentru o poarta SI-NU (NAND) cu doua intrari.

b.     Conectati la iesirea portii doua LED-uri pentru a semnala starea logica, prin aprindere:

LED₁ - "1" logic

LED₂ - "0" logic

c.      Desenati schema electrica.

d.     Completati tabelul de adevar.

e.      Notati starea LED-urilor.

Echipa 5

a.      Sa se verifice tabelul de adevar pentru o poarta SAU - NU (NOR) cu doua intrari.

b.     Conectati la iesirea portii doua LED-uri pentru a semnala starea logica, prin aprindere:

LED₁ - "1" logic

LED₂ - "0" logic

c.      Desenati schema electrica.

d.     Completati tabelul de adevar.

e.      Notati starea LED-urilor.

Echipa 6

a.      Sa se verifice tabelul de adevar pentru o poarta SAU - EXCLUSIV (XOR) cu doua intrari.

b.     Conectati la iesirea portii doua LED-uri pentru a semnala starea logica, prin aprindere:

LED₁ - "1" logic

LED₂ - "0" logic

c.      Desenati schema electrica.

d.     Completati tabelul de adevar.

e.      Notati starea LED-urilor.

Evaluare: Se va realiza o inter-evaluare intre echipe.

Activitatea de invatare 1.3  Verificarea funcționarii porților logice simple

Competenta:

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu circuite integrate digitale

Obiectivul vizat: Aceasta acticitate te va ajuta:

Sa identifici diverse tipuri de circuite electronice digitale

Sa precizezi functionarea tipurilor de circuite studiate

Durata: 30 minute

Tipul activitatii: transformare

Continutul activitatii de invatare: Porți logice

Enunt:

Fiecare echipa primeste ca sarcina prezentarea uneia dintre portile logice studiate.

Echipele au la dispozitie seturi de cartonase cu diverse tabele de adevar, seturi de cartonase cu simboluri de porti logice si alte seturi continand scheme de circuit cu intrerupatoare si LED-uri care simuleaza functionarea portilor logice.

1. Utilizati un catalog de circuite integrate pentru a verifica concordanta dintre tabelul de adevar ales si simbolul portii logice pe care o aveti de prezentat.
2. Scrieti un scurt paragraf in care sa sintetizati informatiile pe care le-ati dedus prin asocierea dintre cartonasul-simbol cu cartonasul-tabel si, respectiv, cartonasul -simulare.

Sugestii:

     Clasa va fi organizata in 3 echipe

     Elevii aleg acele cartonase care corespund tipului de poarta pe care o au de prezentat si vor trece apoi la redactarea paragrafului.

     La sfarsitul perioadei de lucru, reprezentantii echipelor vor veni in fata clasei si vor prezenta, oral, paragraful-rezumat pe care l-au realizat.

     Se vor afisa pe tabla, flip-chart sau pe perete asocierile obtinute intre cele trei seturi de cartonase.

Evaluare: Se va realiza o inter-evaluare intre echipe avandu-se in vedere :

asocierile de realizat: simbol tabel de adevar circuit de simulare

utilizarea catalogului de produse

prezentarea portii logice

Activitatea de invatare 1.4  Simularea funcțiilor logice cu elemente simple de circuit

Competenta:

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu circuite integrate digitale

Obiectivul vizat:

     Dupa finalizarea acestei activitati, vei fi capabil sa argumentezi utilizarea unei porți logice simple

Durata: 30 minute

Tipul activitatii: cubul, transformare

Continutul activitatii de invatare: Porți logice

Enunt

Se da urmatoarea diagrama de circuit:

Folosește un cub pe care il rostogolești pe masa. Cubul are inscrise pe fiecare dintre fetele sale Descrie, Compara, Analizeaza, Asociaza, Aplica, Argumenteaza. Semnificația cerintelelor de pe fetele cubului este urmatoarea:

Descrie: Descrie elementele componente ale schemei din figura.

Compara: Compara functionarea schemei cu aceea a schemei care ar contine un singur intrerupator.

Analizeaza: Analizeaza functionarea circuitului cand cele doua intrerupatoare sunt in paralel intre ele si legate in serie cu becul.

Asociaza: Asociaza schemei date un tabel de adevar.

Aplica: Sugereaza o aplicație pentru un astfel de circuit. 

Argumenteaza: Argumenteaza de ce functionarea acestui circuit este similara cu a portii logice SI.

Sugestii:

     Clasa va fi imparțita in 6 echipe.

     Reprezentantul echipei va rostogoli cubul. Echipa sa va explora tema din perspectiva cerintei care a cazut pe fata superioara a cubului si va inregistra totul pe o foaie de flip-chart.

Evaluare:

    Dupa 10 minute, echipele se reunesc in plen si vor impartasi clasei rezultatul analizei. (cate 5 minute pentru fiecare echipa)

           Se va afisa pe tabla, flip-chart sau pe perete rezultatele intregii discutii.

           Se va incuraja o inter-evaluare intre echipe.

Fisa de documentare 2  Parametrii electrici (I)

Competente:

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu circuite integrate digitale

Circuitele logice sunt realizate din tranzistoare, diode si rezistoare sub forma de circuite integrate. Practic, se utilizeaza tehnologia circuitelor semiconductoare integrate care presupune inglobarea, intr-o singura capsula, a mai multor porti.

Se utilizeaza termenul de integrare pe scara mica SSI (Engleza: Small Scale Integration) atunci cand numarul de porti pe capsula este mic (de obicei sub12). Pentru un numar de porti pe capsula pana la 100 se utilizeaza termenul de integrare pe scara medie MSI (Engleza: Medium Scale Integration ), pentru circuite logice cu 100 pana la 1000 de porti pe capsula se foloseste denumirea de Integrare pe scara larga LSI (Engleza: Large Scale Integration), iar pentru un numar de mii de porti pe capsula, se foloseste termenul de Integrare pe scara foarte larga VLSI (Engleza: Very Large Scale Integration).

Portile tip TTL. Prima familie de porti integrate, inca utilizata, care a reprezentat un succes tehnologic a fost familia numita TTL (Engleza: Transistor - Transistor Logic, Romana: Logica tip tranzistor-tranzistor). Numarul de porti pe capsula specific acestei tehologii este mic, de obicei intre 2 si 100.

Familia TTL este una dintre cele mai populare familii; logica TTL asigura realizarea unor circuite destul de complexe pe un acelasi cip (Engl: chip; bucata mica de semiconductor pe care se formeaza simultan componentele unui circuit integrat).

Portile tip MOS. Portile tip metal oxid siliciu (Engleza: metal oxide silicon) au inlocuit portile TTL in multe situatii practice si sunt utilizate in circuitele integrate pe scara foarte larga datorita consumului de putere mult mai mic.

Un tranzistor MOS are trei "terminale", terminalul sursa (Engleza: source), terminalul drena (Engleza: drain), si terminalul poarta (Engleza: gate). Se pot utiliza atat tranzistoare cu canal n cat si tranzistoare cu canal p.

    Cu ajutorul tranzistoarelor MOS, care inlocuiesc tranzistoarele bipolare, se poate obtine o densitate mare de integrare.

    Timpii de comutare pot fi imbunatatiti prin utilizarea CMOS (COMPLEMENTARY MOS ), tehnologie in care sunt utilizate ambele tipuri de tranzistoare MOS

    Integratele CMOS au inglobata si o retea de protectie contra descarcarilor electrostatice care pot aparea intre doua terminale ale circuitului, pentru a se impiedica strapungerea oxidului de poarta al tranzistoarelor pentru descarcari electrostatice de pana la 1kV.

     Toate circuitele MOS vor fi introduse in ambalaje antistatice si conductive. Stocarea sau transportul vor fi facute in ambalajele livrate de fabricant sau cu terminalele 'cufundate' in materiale spongioase conductive.

    Este recomandata legarea la masa a tuturor echipamentelor de manipulare. Suprafetele de lucru utilizate trebuie sa fie conductive. Cei care lucreaza cu circuite CMOS vor purta la incheietura mainii un fir conductiv inseriat cu o rezistenta de 1 MW, conectat la masa.

In continuare vor fi stabilite cateva conventii care vor fi utilizate in studiul circuitelor integrate digitale.

Notam cu I - input (intrare)

O - output (iesire)

Lucrand in logica pozitiva, in care atribuim zero logic celui mai scazut nivel de tensiune si unu logic celui mai ridicat nivel de tensiune, consideram:

L - LOW LEVEL ('0')

H - HIGH LEVEL ('1')

V_CC - tensiunea de alimentare (la circuitele TTL);

GND - GROUND (punct de masa);

V_DD, V_SS - tensiuni de alimentare la circuitele CMOS;

NC - neconectat.

Definim ca tranzitie pozitiva a unui semnal trecerea (frontul) semnalului din nivel logic jos in nivel logic sus, iar tranzitie negativa, din nivel logic sus in nivel logic jos.

Daca actionarea se face pe front, aceasta se marcheaza

Figura 10

Actionarea pe palier se noteaza cu valoarea logica corespunzatoare.

Simbolul ' ' pe o intrare indica nivelul activ jos intrarea actioneaza pe nivelul de '0' logic).

Nivelurile de tensiune logice si curentii corespunzatori

Dispozitivele logice necesita, la intrare, un nivel minim de tensiune pentru a inregistra un 1 logic, si un nivel maxim de tensiune pentru a inregistra 0 logic.

V_IH nivelul de tensiune de intrare in starea '1' (SUS)

V_OH - nivelul de tensiune de iesire in starea '1' (SUS)

V_IL - nivelul de tensiune de intrare in starea '0' (JOS)

V_OL - nivelul de tensiune de iesire in starea '0' (JOS)

EXEMPLU:

Pentru o poarta NU, reprezentarea nivelurilor de tensiune la iesire si la intrare este urmatoarea:

Pentru circuitele TTL, 1 logic este reprezentat de o tensiune nominala de 3,4V, desi ea poate lua valori intre 2,4V si 5V. Asociem adesea lui 1 logic valoarea de 5V. Tensiunea de alimentare a circuitelor TTL este tot de 5V.

Un 0 logic este reprezentat de 0,2V nominal, dar poate fi generat cu valori intre 0V si 0,4V. In general, asociem lui 0 logic valoarea de 0V.

    Valorile de tensiune si curent trebuie sa asigure compatibilitatea intre circuite (iesirea unei porti sa fie recunoscuta de intrarea urmatoarei porti care trebuie comandata ).

     Variatiile produse de tolerantele componentelor realizate practic, cat si cele datorate distorsiunilor si zgomotului, fac ca situatia ideala a doua niveluri unice de tensiune, corespunzatoare celor doua valori logice, sa fie imposibil de obtinut practic.

     Pentru a se putea distinge intre cele doua stari, trebuie prevazuta o regiune intermediara, interzisa valorilor posibile ale tensiunii, iar informatia va fi reprezentata practic prin domenii sau benzi de tensiune.

In figura de mai jos sunt definite, ca exemplu, caracteristicile nivelurilor logice iesire-intrare pentru circuite CMOS si TTL standard.

CARACTERISTICI DE CARACTERISTICI DE

INTRARE  IESIRE

(V)

a. Circuite CMOS

5V V_CC (V)

b. Circuite TTL standard

Figura 12. Caracteristicile nivelurilor logice iesire - intrare

Activitatea de invatare 2.1  Circuite CMOS

Competenta:

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu circuite integrate digitale

Obiectivul vizat: 

Dupa finalizarea acestei activitați vei fi capabil sa identifici caracteristici ale diverselor tipuri de circuite electronice digitale

Durata: 15 minute

Tipul activitatii: organizator grafic (diagrama Venn)

Sugestii:

     Clasa va fi organizata in echipe de 4-5 elevi

Continutul activitatii de invatare: Parametrii electrici ai porților logice

Enunt:

Consulta Fișa de documentare 1 pentru a construi o diagrama Venn ca mai jos care sa conțina enunțurile urmatoare:

1. Tehnologia de fabricație conține atat tranzistoare MOS tip n cat și p.
2. Tehnologia de fabricație folosește tranzistoare cu 3 terminale, tip n sau p.
3. Tehnologia de fabricație folosește tranzistoare bipolare.
4. Permit o densitate mare de integrare.
5. Lucrul cu aceste circuite impune atașarea unui fir conductiv la incheietura mainii.
6. Realizeaza timpi de comutație superiori.
7. O intrare neutilizata și neconectata preia automat valoarea HIGH.
8. Trebuie introduse in ambalaje antistatice și conductive.
9. Stocarea sau transportul lor se face in ambalajul original sau cu terminalele cufundate in material spongios conductiv.
10. Au avantajul unui consum mai mic de putere fața de circuitele TTL.
11. Integratele au inglobata si o retea de protectie contra descarcarilor electrostatice.

Recomandari suplimentare:

     Elevii vor inscrie in interiorul fiecarei suprafețe enunțurile adevarate referitoare la tema respectiva.

     La sfarsitul perioadei de lucru, reprezentantii echipelor vor veni in fata clasei si vor prezenta diagrama Venn pe care au realizat-o. Se vor compara diagramele grupelor și se va argumenta, in cazul contestarii de catre ceilalți elevi.

Evaluare:

Se va realiza o inter-evaluare intre echipe.

Activitatea de invatare 2.2 Nivelurile logice de intrare și de ieșire ale porților logice

Competenta:

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu circuite integrate digitale

Obiectivul vizat:

     Dupa finalizarea acestei activitați vei fi capabil sa utilizezi corect notațiile referitoare la parametrii de intrare și de ieșire ai porților logice.

Durata: 15 minute

Tipul activitatii: Potrivire

Sugestii:

     Clasa va fi organizata in perechi sau se poate lucra individual.

Continutul activitatii de invatare: Parametrii electrici ai porților logice

Enunt:

In prima linie a tabelului de mai jos sunt inscrise notații corespunzatoare parametrilor de intrare și ieșire ai unei porți logice . Introdu aceste notații in coloana A astfel incat fiecareia sa ii corespunda o explicație in coloana B.

Evaluare: Se va realiza o inter-evaluare intre colegi.

Activitatea de invatare 2.3 Activitate de sinteza - Porți logice

Competenta:

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu circuite integrate digitale

Obiectivul vizat:

     Dupa finalizarea acestei activitați vei fi capabil sa utilizezi in situații concrete noțiunile discutate in cadrul temei "Porți logice".

Durata: 35 minute

Tipul activitatii: Rezolvare de probleme

Sugestii:

     Clasa va fi organizata pe echipe

Continutul activitatii de invatare: Porți logice

Enunt:

Se da schema logica din figura:

si nivelurile de iesire TTL:

U_0L=0,4V

U_0H=3,4V

Caracteristica diodei electroluminiscente este urmatoarea:

a)Sa se determine valoarea rezistentei R astfel ca LED-ul sa functioneze in punctul static de functionare M;

b)Sa se completeze tabelul de adevar al ieșirii (LED-ul) pentru schema din figura f = f (A,B,C), indicandu-se starile pentru care LED-ul se aprinde;

c)Sa se inlocuiasca circuitul logic din figura cu o singura poarta.

Evaluare: Se va realiza o inter-evaluare intre echipe.

Fisa de documentare 3 Parametrii electrici (II)

Competente:

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu circuite integrate digitale

Imunitatea la zgomot

Pot exista mici variatii intre nivelul de tensiune nominala declarata la diverse circuite pentru 0 logic si 1 logic. Tensiuni coborand pana la 2V vor fi recunoscute ca 1 logic, iar tensiuni urcand pana la 0,8V vor fi recunoscute ca 0 logic, permitand prezenta in sistem a unui "zgomot" electric strain.

Zgomot este un termen utilizat pentru a descrie semnalele electrice nedorite ce iau nastere pe cablurile unui sistem. Provine din operatia de comutare normala a portilor logice, care poate genera interferenta in circuitele invecinate si pe linii, atat prin radiatie electromagnetica, cat si prin variatiile surselor de alimentare asociate.

Marginea sau marja de zgomot este nivelul de tensiune prezent ca zgomot electric care poate fi tolerat in sistem. El se exprima prin tensiunea de zgomot permisa care poate fi adunata sau scazuta dintr-un semnal logic generat, astfel incat semnalul logic sa fie inca recunoscut la intrare ca nivel logic.

In TTL, marjele de zgomot, atat la nivel logic 0 cat si la nivel logic 1, sunt de 0,4V. Aceste marje de zgomot sunt aplicabile zgomotului continuu de joasa frecventa (marje sau margini de zgomot de curent continuu).

Comportarea circuitelor logice sub influenta zgomotului discontinuu sau de foarte inalta frecventa poate fi, insa, considerabil diferita de cea manifestata in cazul zgomotului de joasa frecventa.

Zgomotele intalnite in sistemele logice pot fi :

zgomote externe (induse in sistem de mediul inconjurator);

zgomote in linia de alimentare (cuplate prin distribuirea in sistemul logic a alimentarii in curent continuu si / sau curent alternativ);

zgomote in linia de masa (induse in linia de masa din cauza buclelor de masa realizate necorespunzator);

zgomote de diafonie (induse in liniile de semnal de catre liniile de semnal adiacente);

zgomote de la liniile de transmisie neadaptate, care determina aparitia reflexiilor (reflexii in liniile de transmisie).

Zgomotul este foarte greu de analizat. El este, de cele mai multe ori, o combinatie aleatorie a mai multora dintre tipurile de zgomot mentionate mai sus.

Imunitatea la zgomot a unei familii de circuite integrate este in stransa legatura cu frecventa maxima de lucru. Micsorarea timpului de raspuns al logicii determina micsorarea imunitatii la zgomot.

Puterea

In cataloagele de produse intereseaza in mod deosebit parametrul numit putere disipata.

P_d (puterea disipata) este definita ca fiind puterea absorbita de la sursa de alimentare de o poarta, la un factor de umplere de 50 si o frecventa suficient de joasa.

Cu cat creste complexitatea CI, disiparea de putere pe poarta trebuie sa scada (in directa legatura cu cantitatea de caldura ce poate fi disipata in jonctiunea semiconductorului).

Puterea consumata de portile logice depinde de starea intrarilor si iesirilor, adica de valorile logice pe care acestea le preiau.

De asemenea, puterea consumata variaza de la o familie de circuite integrate la alta. Circuitele integrate mai rapide vor consuma, de regula, mai multa putere decat cele lente, dat tehnologia moderna a condus la performanta realizarii de circuite integrate digitale care consuma foarte putin, fiind, in acelasi timp, extrem de rapide.

Astfel, in cazul portilor TTL standard P_d este de 10mW/poarta; la circuitele CMOS P_d este de 1mW/poarta.

Tensiunea de alimentare

Circuitele CMOS se pot alimenta cu tensiuni V_DD avand valori intre 3V si 15V, sau intre 3V si 18V, depinzand de tipul acestora.

Comparativ, circuitele TTL standard accepta numai tensiuni de alimentare situate intre minim 4,75V si maxim 5,25V. (Valorile de tensiune se masoara fata de masa, daca nu este altfel specificat.)

Atat in cazul valorilor limita absolute cat si in cazul conditiilor de functionare recomandate, toate valorile de tensiune in cazul circuitelor CMOS sunt masurate in raport cu potentialul terminalului V_SS.

Viteza

Viteza dispozitivelor logice este data de intarzierea de propagare, sau timpul de propagare prin poarta.

Intarzierea de propagare este definita ca timpul necesar ca un digit binar sa fie propagat de la intrare la iesire.

Figura 13 Intarzierea de propagare

Fan-out Fan-in

Dispozitivele logice necesita curent electric la intrare pentru functionare, acesta depinzand de nivelul logic necesar si de tipul dispozitivului.

La iesirea portii, ele furnizeaza curent electric, care este, de asemenea, dependent de nivelul logic al iesirii si de tipul dispozitivului.

De multe ori, iesirea unei porti logice este intrare pentru o alta poarta logica din aceeasi familie. Daca iesirea unei porti poate furniza, in cele mai defavorabile conditii, suficient curent pentru a comanda maximum zece intrari, se spune ca are un fan-out egal cu 10.

FAN - IN se defineste ca numarul maxim de iesiri ce pot fi conectate in paralel la o intrare. FAN - OUT se defineste ca numarul maxim de intrari ce pot fi conectate la o iesire. FAN - OUT = I₀ / I_I

Avantajele utilizarii CI tip CMOS fata de circuitele integrate TTL sunt:

Problemele termice practic nu exista (decat daca circuitele CMOS lucreaza la frecvente apropiate de frecventa lor maxima si la tensiuni de alimentare mai mari de 10V);

decuplarea sursei de alimentare a circuitelor CMOS presupune utilizarea unui singur condensator pe placa (in cazul circuitelor TTL fiind necesara decuplarea la alimentarea fiecarui circuit);

pentru circuitele CMOS, deoarece curentii de alimentare sunt foarte mici, nu sunt necesare precautii speciale (ca in cazul circuitelor TTL ), legate de lungimea si grosimea traseelor;

tensiunea de alimentare nu mai are valori atat de restrictive, ca in cazul circuitelor TTL.

marginea de zgomot este de 1,5V, fata de 0,4V la circuitele TTL;

consumul de putere este redus;

viteza de lucru este mare.

la nivel de sistem, schemele realizate cu circuitele CMOS sunt mai ieftine.

In scopul formarii unei imagini de ansamblu asupra performantelor familiilor de circuite logice studiate, prezentam tabelele orientative de mai jos:

Tabelul 8 Performanțe ale seriilor 4000 și 74xx

Activitatea de invatare 3.1  Date de catalog ale CI din seria 74xx

Competenta:

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu circuite integrate digitale

Obiectivul vizat:

     Dupa finalizarea acestei activitati, vei fi capabil sa utilizezi cataloage de circuite integrate pentru scopuri specifice.

Durata: 15 minute

Tipul activitatii: documentare

Continutul activitatii de invatare: Parametrii electrici ai porților logice

Sugestii

     Clasa va fi organizata in grupe de 4-5 elevi.

     Se vor folosi Fișa de documentare 2. și Fișa de documentare 3.

Enunt:

a.      Utilizeaza un catalog de produse electronice pentru circuite integrate digitale pentru a gasi informații despre urmatorii parametri ai unui integrat 7400:

Funcție

Tensiune de alimentare

Niveluri logice

Imunitate la zgomot

Putere disipata

Fan-in/fan-out

Intarzierea de propagare

Dimensiune

Capsula de ambalare

b.     Explica importanța fiecaruia dintre acești parametri.

Evaluare

Feedback-ul acestei etape va fi obtinut prin "turul galeriei", cand produsele muncii fiecarui grup vor fi agatate pe perete si se vor incuraja comentariile și inter-evaluarea.

Activitatea de invatare 3.2 Date de catalog ale CI din seria 4000

Competenta:

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu circuite integrate digitale

Obiectivul vizat:

     Dupa finalizarea acestei activitati, vei fi capabil sa utilizezi cataloage de circuite integrate pentru scopuri specifice .

Durata: 15 minute

Tipul activitatii: documentare

Continutul activitatii de invatare: Parametrii electrici ai porților logice

Sugestii

Clasa va fi organizata in grupe de 4-5 elevi.

     Se vor folosi Fișa de documentare 2. și Fișa de documentare 3.

Enunt:

a.      Utilizeaza un catalog de produse electronice pentru circuite integrate digitale pentru a gasi informații despre urmatorii parametri ai unui CI 4025:

Funcție

Tensiune de alimentare

Niveluri logice

Imunitate la zgomot

Putere disipata

Fan-in/fan-out

Intarzierea de propagare

Dimensiune

Capsula de ambalare

b.     Explica importanța fiecaruia dintre acești parametri.

Evaluare:

     Feedback-ul acestei etape va fi obtinut prin "turul galeriei", cand produsele muncii fiecarui grup vor fi agatate pe perete si se vor incuraja comentariile și inter-evaluarea.

Activitatea de invatare 3.3 Zgomotul electric

Competenta:

Analizeaza montaje cu circuite integrate digitale

Obiectivul vizat:

• Sa dezvolte conceptul de zgomot electric in legatura cu cicuitele digitale

Durata: 15 minute

Tipul activitatii: diagrama Venn

Continutul activitatii de invatare: Parametrii porților logice

Obiectivul activitatii de invatare:

     Dupa finalizarea acestei activitati, vei fi capabil sa utilizezi noțiunea de zgomot electric utilizata in sistemele logice digitale.

Sugestii

Clasa va fi organizata in grupe de 4-5 elevi.

Enunt:

Dintre urmatoarele enunțuri, selecteaza-le pe acelea care sunt adevarate referitor la zgomotul din sistemele digitale și plaseaza-le in interiorul diagramei. Enunțurile care nu sunt adevarate in acest context, le vei plasa in afara diagramei, iar pe cele despre care nu ești sigur, pe conturul diagramei.

Motiveaza-ți fiecare alegere!

Atunci cand sunt preluate semnale foarte mici, zgomotul are efecte foarte dificil de eliminat fața de semnalul util.

Zgomotul poate "masca" semnalul util astfel incat acesta nu mai poate fi detectat.

Semnalul perturbator devine cu atat mai neimportant cu cat distanța de transmitere a semnalului util este mai mare.

O cantitate de energie electrica nedorita (electrica, electromagnetica sau radio) care poate degrada calitatea semnalului util transmis.

EMI sau Electromagnetic Interference provine de la surse electrice externe.

RFI sau Radio Frequency Interference provine de la surse interne radio, radar sau microunde.

Zgomotul nu poate proveni de la fulgere.

Celelalte fire din cablu pot induce zgomot.

Evaluare

Feedback-ul acestei etape va fi obtinut prin "turul galeriei", cand produsele muncii fiecarui grup vor fi agatate pe perete si se vor incuraja comentariile și inter-evaluarea.

Activitatea de invatare 3.4 Caracteristicile circuitelor logice TTL și CMOS

Competenta:

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu circuite integrate digitale

Obiectivul vizat:

• Dupa finalizarea acestei activitati, vei fi capabil sa compari din punct de vedere electric circuitele TTL și CMOS.

Durata: 20 minute

Tipul activitații: harta mentala (rezumat)

Continutul activitatii de invatare: Parametrii porților logice

Sugestii

     Clasa va fi organizata in grupe de 4-5 elevi.

Enunt:

Utilizand Fișa de documentare 3, realizeaza o harta mentala care sa includa caracteristicile circuitelor TTL și CMOS, dupa cum este sugerat in diagrama de mai jos:

Sugestii suplimentare: In diagrama de mai sus, prin diferit se ințelege orice caracteristica specifica doar categoriei respective, in vreme ce prin la fel se ințelege orice caracteristica asemanatoare ambelor categorii.

Evaluare: Feedback-ul acestei etape va fi obtinut prin "turul galeriei", cand produsele muncii fiecarui grup vor fi agatate pe perete si se vor incuraja comentariile și inter-evaluarea.

Fisa de documentare 4 Intrarile neutilizate ale portilor logice

Competente:

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu circuite integrate digitale

Nu totdeauna intrarile de care dispune o poarta logica vor fi utilizate. Se pune problema corectei tratari a acestora pentru a nu se induce stari false in circuit.

La circuitele TTL, intrarile neutilizate flotante (lasate in aer) se comporta ca și cum ar fi conectate la bara de HIGH; ele preiau, deci, automat, valoarea 1 logic.

Nu se recomanda lasarea intrarilor neutilizate in gol deoarece se reduce, astfel, imunitatea la zgomot a circuitului.

In cazul portilor TTL, in vederea realizarii unor timpi de propagare mai buni si ai unei imunitati la zgomot mai bune, intrarile neutilizate se mentin in "1" logic / "0" logic prin conectarea lor intr-una din urmatoarele variante:

a.     La o sursa independenta de 2,4 - 3,5 V

  Figura 14

b. La una dintre intrarile utilizate ale porții

Figura 15

c)     La V_CC (sursa de alimentare) printr-o rezistenta de 1kW

V_CC

1kW 1kW

Figura 16

d)     La iesirea unei porti care furnizeaza permanent "1" logic sau "0" logic

  Figura 17

e)     Direct la masa

In cazul portilor CMOS, pentru a nu se genera stari false la iesire, intrarile neutilizate se vor conecta obligatoriu

a)     fie la V_DD (sursa de alimentare)

b)    fie la V_SS (masa)

In cazul lasarii lor in aer, circuitul poate prelua un curent foarte mare care il poate distruge.

Astfel, o intrare nefolosita trebuie conectata la sursa de alimentare daca poarta este de tip NAND sau AND , sau la masa daca poarta este de tip OR sau NOR.

In fiecare dintre aceste cazuri, funcționarea porții depinde de intrarile folosite in mod normal, intrarea nedorita/nefolosita neinfluențand acest lucru.

Privind comparativ cu circuitele TTL, la circuitele CMOS cade regula considerarii unei intrari in gol ca fiind in starea "1" logic.

Toate legaturile de alimentare pentru un circuit CMOS se vor face obligatoriu inainte de conectarea sursei.

Orice modificare adusa circuitului cu integrate CMOS se va face dupa decuplarea alimentarii.

Activitatea de invatare 4.1 Intrarile neutilizate ale porților ȘI tip TTL

Competenta:

Analizeaza montaje cu circuite integrate digitale

Obiectivul vizat:

     Dupa finalizarea acestei activitati, vei fi capabil sa conectezi corect o intrare neutilizata a unei porți logice ȘI tip TTL.

Durata: 20 minute

Tipul activitatii: peer learning (metoda grupurilor de experti), studiu de caz

Continutul activitatii de invatare: Intrarile neutilizate ale porților logice

Sugestii:

     Clasa va fi imparțita in patru grupe. Fiecare grupa va avea de rezolvat cate o sarcina de lucru, a), b), c) sau d).

     Dupa 10 minute, se vor reorganiza grupele astfel incat sa conțina cate cel puțin 1 membru al fiecareia dintre grupele inițiale. Aceasta este faza in care sarcina de lucru se va aborda global, grupele ajungand la o concluzie finala.

Enunt:

Fie o poarta TTL ȘI cu trei intrari A, B respectiv C.

In cazul in care avem nevoie doar de doua dintre cele trei intrari, analizați care dintre urmatoarele soluții va fi abordata in legatura cu cea de-a treia intrare, neutilizata:

a) C permanent conectat to logic 1 (bara de +5V)

b) C permanent conectat to logic 0 (bara de 0V)

c) C conectat la A sau la B

d)     C neconectat (flotant)

Evaluare:

           Inter-evaluare intre grupurile finale.

Activitatea de invatare 4.2 Intrarile neutilizate ale porților SAU tip TTL

Competenta:

Analizeaza montaje cu circuite integrate digitale

Obiectivul vizat:

     Dupa finalizarea acestei activitati, vei fi capabil sa conectezi corect o intrare neutilizata a unei porți logice SAU tip TTL.

Durata: 20 minute

Tipul activitatii: peer learning (metoda grupurilor de experti), studiu de caz

Continutul activitatii de invatare: Intrarile neutilizate ale porților logice

Sugestii:

     Clasa va fi imparțita in patru grupe. Fiecare grupa va avea de rezolvat cate o sarcina de lucru, a), b), c) sau d).

     Dupa 10 minute, se vor reorganiza grupele astfel incat sa conțina cate cel puțin 1 membru al fiecareia dintre grupele inițiale. Aceasta este faza in care sarcina de lucru se va aborda global, grupele ajungand la o concluzie finala.

Enunt:

Fie o poarta TTL SAU cu trei intrari A, B respectiv C.

In cazul in care avem nevoie doar de doua dintre cele trei intrari, analizați care dintre urmatoarele soluții va fi abordata in legatura cu cea de-a treia intrare, neutilizata:

e) C permanent conectat to logic 1 (bara de +5V)

f)      C permanent conectat to logic 0 (bara de 0V)

g) C conectat la A sau la B

h)     C neconectat (flotant)

Evaluare:

           Inter-evaluare intre grupurile finale.

Activitatea de invatare 4.3 Montaje de conectare a intrarilor neutilizate ale porților TTL

Competenta:

Analizeaza montaje cu circuite integrate digitale

Obiectivul activitatii de invatare:

     Acesta activitate te va ajuta sa discriminezi intre montaje care furnizeaza 0 logic respectiv 1 logic pe intrarea neutilizata.

Durata: 20 minute

Tipul activitatii: potrivire (asociere)

Continutul activitatii de invatare: Intrarile neutilizate ale porților logice

Sugestii:

     Clasa poate fi imparțita in perechi, pe grupe sau se poate lucra chiar individual.

     Se poate folosi Fișa de documentare 4.

Enunt:

Studiaza schemele urmatoare care prezinta diverse situații de tratare a intrarilor neutilizate ale porților TTL.

Completeaza tabelul de mai jos cu informațiile cerute.

a.     E 2,4 - 3,5 V

b.    

c.     V_CC

1kW 1kW

d.    

e.     

f.     

g.

Evaluare:

           Inter-evaluare intre grupe, in perechi sau autoevaluare prin confruntarea cu rezolvarea etalon furnizata de profesor.

Fisa de documentare 5 Sinteza functiilor logice cu porti logice

Competente:

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu circuite integrate digitale

Sinteza functiilor logice folosind porti logice presupune implementarea in practica a functiilor logice cu diverse porti logice. Prin urmare, se va ajunge la o proiectare si o desenare a schemei cu simbolurile logice asociate circuitelor si la calcularea numarului de circuite integrate necesare.

O implementare eficienta impune un numar redus de porti logice - o schema minima - necesitand un pret de cost cat mai redus si prezentand un grad de fiabilitate cat mai ridicat.

Sinteza cu porti logice este o implementare cu circuite integrate pe scara redusa (SSI), deoarece circuitele utilizate sunt dintre cele mai simple: porti NU, SI, SAU, SI-NU, SAU-NU, SAU-EXCLUSIV (XOR).

Etapele sintezei sau implementarii cu porti logice sunt urmatoarele:

1. Minimizarea functiei logice.

Pentru implementarea unei singure functii logice, se impune, mai intai, minimizarea acesteia, pentru obtinerea unei forme elementare.

2. Minimizarea implementarii

A doua etapa in procesul de sinteza o constituie compararea schemelor obtinute prin implementarea functiei elementare cu diverse porti si alegerea tipului de poarta care conduce la schema cea mai redusa ca dimensiuni.

Pentru minimizarea implementarii unei functii logice este necesar ca:

Sa se utilizeze circuite integrate cat mai uniforme ca tip, pentru a preintampina eventuale disfunctionalitati ale schemei.

Sa se aleaga tipul de circuit integrat cel mai potrivit pentru implementare.

Datorita versatilitatii portilor SI-NU (NAND), orice schema cu porti logice se poate transforma intr-o schema echivalenta cu porti SI-NU.

De exemplu, o poarta SI-NU poate fi utilizata ca poarta inversoare daca se realizeaza una din urmatoarele configuratii:

	Figura 18

EXEMPLU:

Sa se minimizeze functia urmatoare utilizand diagramele V-K:

REZOLVARE:

Functia trebuie adusa la forma canonica; se vor completa variabilele lipsa din expresiile termenilor canonici folosind relatia X + X) = 1 (principiul tertului exclus).

Diagrama Veitch-Karnaugh corespunzatoare f.c.n.d. este urmatoarea:

Tabelul de adevar asociat acestei functii va fi urmatorul:

Suprafata maxima ce acopera 1-rile corespunde lui si are dimensiunea 2² patrate (deoarece laturile diagramei sunt adiacente).

Functia minima se poate implementa cel mai bine cu un CI tip TTL 7400, in care se vor utiliza 3 dintre cele patru porti NAND aflate in integrat (atat operatorul NU cat si operatorul SI pot fi realizati utilizand operatorul si poarta corespunzatoare NAND).

Tabelul 9 Caracteristicile CI din seria 74xx

Tabelul 10 Caracteristicile CI din seria 4000

Tabelul 8 din Fișa de documentare 3 conține diverse informații referitoare la seriile de CI din seriile 74xx și 4000, care sugereaza compatibilitatea sau incompatibilitatea diverselor combinații in cadrul unei aceleeași scheme logice.

Activitatea de invatare 1 Sinteza cu porți universale NAND

Competenta:

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu circuite integrate digitale

Obiectivul vizat:

     Dupa finalizarea acestei activitati, vei fi capabil sa transformi o schema compusa din porți universale NAND intr-o poarta simpla echivalenta.

Durata: 20 minute

Tipul activitatii: Rezolvare de probleme și Decizii, decizii

Continutul activitatii de invatare: Sinteza funcțiilor logice cu porți logice

Sugestii : Clasa va fi organizata in grupe de 4-5 elevi.

Enunt: Plaseaza cartonasele cu simbolul portilor logice in coloana dreapta, iar pe cele cu schemele echivalente de interconectare a portilor NAND in coloana stanga.

Scheme de interconectare a portilor NAND:

Evaluare: Feedback-ul acestei etape va fi obtinut prin "turul galeriei", cand produsele muncii fiecarui grup vor fi agatate pe perete si se vor incuraja comentariile și inter-evaluarea.

Activitatea de invatare 2 Activitate practica 1 - porți universale NAND

Competenta:

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu circuite integrate digitale

Obiectivul vizat:

     Dupa finalizarea acestei activitati, vei fi capabil sa transformi o schema compusa din porți universale NAND intr-o poarta simpla echivalenta.

Durata: 20 minute

Tipul activitatii: Simulare, exercițiu practic

Continutul activitatii de invatare: Sinteza funcțiilor logice cu porți logice

Sugestii : Clasa va fi organizata in grupe de 4-5 elevi.

Enunt:

Se da functia logica (f.c.n.d.):

a)Sa se implementeze f cu porti NAND cu doua intrari;

b)Completati schema logica obtinuta cu pinii circuitelor integrate utilizate, in vederea realizarii practice si verificarii functionarii circuitului;

c)Precizati numarul de circuite integrate necesar pentru implementare.

d)Conectati in iesirea circuitului un LED care sa semnalizeze prin aprinderea sa "1" logic;

e)Completati tabelul de adevar al functiei logice, notand pentru fiecare combinatie a variabilelor A, B, C starea LED-ului.

Activitatea de invatare 3 Sinteza cu porți logice simple

Competenta:

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu circuite integrate digitale

Obiectivul vizat:

• Dupa finalizarea acestei activitati, vei fi capabil sa abordezi in mod global tema sintezei cu porți logice.

Durata: 50 minute

Tipul activitatii: Cubul

Continutul activitatii de invatare: porți logice

Sugestii

     Clasa se va organiza in 6 echipe.

     Reprezentantul echipei va rostogoli cubul. Echipa sa va explora tema din perspectiva cerintei care a cazut pe fata superioara a cubului si va inregistra totul pe o foaie de flip-chart.

    Dupa aproximativ 10 minute, echipele se reunesc in plen si vor impartasi clasei rezultatul analizei. (cate 5 minute pentru fiecare echipa)

     Afisati pe tabla, flip-chart sau pe perete rezultatele intregii discutii.

Enunt

Se da urmatoarea diagrama de circuit: 

Folosește un cub care semnifica, in mod simbolic, tema ce urmeaza a fi explorata: Porti logice. Cubul are inscrise pe fiecare dintre fetele sale Descrie, Compara, Analizeaza, Asociaza, Aplica, Argumenteaza.

Rezolva sarcina care ți-a revenit prin rostogolirea cubului.

Semnificația etichetelor-cerințe este urmatoarea:

Descrie: Descrie elementele componente ale schemei din figura.

Compara: Compara functionarea schemei cu aceea a schemei care ar contine un singur intrerupator.

Analizeaza: Analizeaza functionarea circuitului cand cele doua intrerupatoare sunt in paralel intre ele si legate in serie cu becul.

Asociaza: Asociaza schemei date un tabel de adevar.

Aplica: Numește o aplicație pentru un astfel de circuit. 

Argumenteaza: Argumenteaza similitudinea funcțioarii acestui circuit cu aceea a portii logice SI.

Evaluare:

           Se recomanda inter-evaluarea sau autoevaluarea.

Activitatea de invatare 4  Activitate practica 2 - porți universale NAND

Competenta:

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu circuite integrate digitale

Obiectivul vizat: Dupa finalizarea acestei activitati, vei fi capabil:

     sa interconectezi componente electronice si

     sa determini tabelul de adevar al unei functii logice al carei circuit este dat.

Durata: 30 minute

Tipul activitatii: simulare, transformare

Continutul activitatii de invatare: Sinteza funcțiilor logice cu porți logice

Sugestii

Clasa se va organiza in 3 echipe.

     Fiecare dintre cele trei echipe va primi cate una dintre schemele de circuit de mai jos.

     Toti vor avea urmatoarele sarcini de lucru referitoare la fiecare dintre scheme:

Enunt

Realizati practic circuitul din figura.

Determinati tabelul de adevar al functiei logice simulate de acest circuit.

Inlocuiti circuitul cu o singura poarta integrata care sa indeplineasca aceeasi functie.

			a.

			b.

			c.

Evaluare

Inter-evaluare tinand cont de urmatoarele criterii:

• Realizarea practica a montajului
• Determinarea tabelului de adevar
• Determinarea tipului de poarta a carei funcționare este simulata de circuitul respectiv

Activitatea de invatare 5  Sinteza cu porți simple și universale

Competenta:

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu circuite integrate digitale

Obiectivul vizat:

Dupa finalizarea acestei activitati, vei fi capabil sa utilizezi tehnici de lucru in echipa pentru a aborda tema Sinteza functiilor logice din perspectiva unui proiect, tinand cont de cunostintele teoretice precum si de cerintele clientului.

Durata: 35 minute

Tipul activitatii: simulare

Continutul activitatii de invatare: Sinteza funcțiilor logice cu porți logice

Sugestii:

     Clasa se va organiza pe echipe

     La sfarsitul perioadei de lucru, reprezentantii echipelor vor veni in fata clasei si vor expune solutia gasita de colegii lor.

     Clasa va analiza fiecare solutie si va opta, cu argumente, pentru solutia care respecta cel mai bine cerintele clientului si cerintele tehnice ale proiectului.

     Afisati pe tabla, flip-chart sau pe perete rezultatele intregii discutii.

Enunt

Sarcina este proiectarea unui circuit ca parte componenta a unui computer. Functionarea circuitului este data de functia: . In Caietul de sarcini, clientul a impus urmatoarele cerinte:

1. dimensiune minima pentru placa de circuit
2. pret de cost minim
3. fiabilitate maxima

     Fiecare echipa va aborda sarcina de lucru pornind de la urmatoarele restrictii de proiectare:

Echipa 1 este obligata sa implementeze functia data doar cu porti NAND.

Echipa 2 este obligata sa implementeze functia data doar cu porti NOR.

Echipa 3 este libera sa foloseasca toate tipurile de porti logice de care are nevoie.

Evaluare

Se va realiza o inter-evaluare intre elevi, la care se va puncta:

Implementarea cu porti a functiei logice

Justificarea solutiei obtinute din perspectiva cerintelor clientului

"Tinuta" argumentarii

Activitatea de invatare 6  Verificarea implementarii funcțiilor logice

Competenta:

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu circuite integrate digitale

Obiectivul vizat:

Dupa finalizarea acestei activitati, vei fi capabil sa

     selectezi componente electronice pentru realizarea unor circuite logice și

     sa justifici varianta aleasa

Durata: 35 minute

Tipul activitatii: studiu de caz, J accuse

Continutul activitatii de invatare: sinteza funcțiilor logice cu porți logice

Sugestii:

     Clasa se organizeaza pe echipe (apararea, acuzarea, jurații și judecatorul)

     Numarul de elevi din echipa apararii acuzarii, respectiv apararii, va fi sensibil mai mare decat in celelalte doua echipe.

     Echipa apararii va rezolva sarcinile I și II, iar echipa acuzarii sarcinile I și III.

Enunt

Un comerciant angajeaza o echipa de specialiști pentru proiectarea unui circuit automat comandat digital pentru livrarea de ceai si lapte sub forma de doze din aluminiu.

Proiectantii prezinta urmatoarea schema logica:

Dupa ce utilizeaza automatul respectiv pentru o vreme, comerciantul observa ca incepe sa iasa in pierdere.

I. Comentati urmatorul enunt:

"Proiectantul schemei de circuit de mai sus este acuzat de falimentarea afacerii".

II. Daca schema logica de mai sus vi se pare corecta, propuneti o varianta imbunatatita!

III. Daca schema logica de mai sus vi se pare incorecta, corectati eroarea de proiectare!

Evaluare: Inter-evaluare a elevilor in care se vor avea in vedere urmatoarele criterii:

Sesizarea corecta a funcționarii schemei

Puterea de convingere a reprezentanților apararii, acuzarii, juraților și judecatorului

Soluțiile propuse pentru remediere/imbunatațire