Wstęp do MikroSystemów

Jak o jes - póki co - w świecie? (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd Wsęp do MikroSysemów Wykład 4 rochę o elekronice dr inŝ. Zbigniew Pióro Insyu Mikroelekroniki i Opoelekroniki PW (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 2 Wielkości izyczne (sygnały) ciągłe w dziedzinach warości i czasu Świa realny Wielkości dyskrene w dziedzinach warości i czasu ciągi liczb Świa wirualny kompuery cyberświa Jak o jes - póki co - w świecie? Jak więc w isocie póki co - być musi? sygnały Póki co, gdyŝ ak naprawdę świa jes cyrowy (zn. dyskreny zarówno w dziedzinie warości jak i czasu). Świa jes wielkim kompuerem z sysemem operacyjnym w posaci Mechaniki Kwanowej (szczęście, cie, Ŝe e nie Windows!!). Ale akie podejście jes jeszcze bardzo, bardzo odległe e (!?). A więc Wielkości c póki p co... izyczne (sygnały) ciągłe w dziedzinach warości i czasu Świa realny Wielkości dyskrene w dziedzinach warości i czasu ciągi liczb Świa wirualny kompuery cyberświa Świa Realny (analogowy) emperaura Ciśnienie Pozycja Szybkość Przepływ Przyspieszenie Wilgoność Dźwięk Świało ec... sygnały Przewarzanie sygnału Kondycjonowanie Sygnału analogowego na cyrowy Zarządzanie mocą Przewarzanie sygnału Kondycjonowanie cyrowego na Sygnału analogowy Świa Wirualny Procesor cyrowy (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 3 (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 4 Jak więc w isocie póki co - być musi? Sygnały środek percepcji Świaa sygnały Świa Realny (analogowy) emperaura Analogowe przewarzanie sygnałów Przewarzanie sygnału Kondycjonowanie Sygnału analogowego na cyrowy Cyrowe przewarzanie sygnałów Słownik Websera New Collegiae Dicionary deiniuje SYGNAŁ jako deekowalną (mierzalną) wielkość izyczną (aką jak napięcie, prąd, naęŝenie pola), przy pomocy kórej mogą być przesyłane komunikay lub inormacje. W ej deinicji kluczowe są słowa: deekowalna, wielkość izyczna, inormacja. Ciśnienie Pozycja Szybkość Przepływ Przyspieszenie Wilgoność Dźwięk Świało ec... sygnały Zarządzanie mocą Przewarzanie sygnału Kondycjonowanie cyrowego na Sygnału analogowy Świa Wirualny Procesor cyrowy Sygnały mogą być modelowane jako unkcje czasu lub przesrzeni. Podsawowe właściwości sygnałów pochodzących z realnego świaa : Sygnały są wielkościami izycznymi. Sygnały są mierzalne. Sygnały zawierają (przenoszą) inormacje. Sygnały są analogowe, j. są ciągłe w dziedzinie warości i czasu (ograniczone pasmo częsoliwości) oraz mają ograniczone warości (skończoną energię). (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 5 (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 6

Sygnały środek percepcji Świaa Słownik Websera New Collegiae Dicionary deiniuje SYGNAŁ jako deekowalną (mierzalną) wielkość izyczną (aką jak napięcie, Częso prąd, naęŝenie pojęcie pola), sygnał przy pomocy jes kórej zarezerwowane mogą być przesyłane dla komunikay lub inormacje. W ej deinicji kluczowe są słowa: deekowalna, wielkość izyczna, inormacja. Sygnały mogą być modelowane jako unkcje czasu lub przesrzeni. Podsawowe właściwości sygnałów pochodzących z realnego świaa : Sygnały są wielkościami izycznymi. Sygnały są mierzalne. wielkości elekrycznych. Częso myśląc o sygnale myślimy o unkcji czasu. ak jes najczęściej, ale nie zawsze. Sygnały zawierają (przenoszą) inormacje. Dla Sygnały dziedziny są analogowe, czasu j. są mamy ciągłe w opracowany dziedzinie warości apara. i czasu (ograniczone pasmo częsoliwości) oraz mają ograniczone warości (skończoną energię). Dziedzina czasu harmonia Świaa sygnał square prosokąny, signal, sw() sw().5.5 -.5 - -.5 2 4 6 8 (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 7 (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 8 Dziedzina czasu harmonia Świaa Dziedzina czasu harmonia Świaa.5.5 [ -bk sw() = sin(k) sygnał square prosokąny, signal, sw() sw().5 -.5-3 sw 3 () = [ -b k sin(k) sygnał square prosokąny, signal, sw().5 -.5 - -.5 2 4 6 8 -.5 2 4 6 8 (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 9 (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd Dziedzina czasu harmonia Świaa Dziedzina czasu harmonia Świaa.5.5 5 sw 5 () = [ -b k sin(k) sygnał square prosokąny, signal, sw() sw().5 -.5 - -.5 2 4 6 8 7 sw 7 () = [ -b k sin(k) sygnał square prosokąny, signal, sw() sw().5 -.5 - -.5 2 4 6 8 (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 2 2

Dziedzina czasu harmonia Świaa Dziedzina czasu harmonia Świaa.5.5 9 sw 9 () = (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 3 [ -b k sin(k) sygnał square prosokąny, signal, sw() sw().5 -.5 - -.5 2 4 6 8 sw () = [ -b k sin(k) Jean Bapise Joseph Fourier (768-83) + (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 4 sygnał square prosokąny, signal, sw() sw().5 -.5 - -.5 [ a cos(kω) b sin(kω s() = a+ k k ) 2 4 6 8 a, a k, b k : współczynniki Fouriera. k : rząd harmonicznej, : okres, ω = 2π/ Dziedzina czasu Dziedzina częsoliwości ransormaa Fouriera (a) A Dwie komplemenarne dziedziny opisu sygnału. Dwie dziedziny opisu sygnału związane są ze sobą ransormaą Fouriera (oznaczaną F) ak, Ŝe kaŝdy sygnał w dziedzinie czasu ma charakerysyczne widmo częsoliwościowe. Związki e są nasępujące: oraz X() + π = F{x()} = x() e j2 d (b) A() Ampliuda - Czas Ampliuda (aza) - Częsoliwość (c) A() gdzie: F{x()} F x() () X x() {X()} + j2π = F {X()} = X() e d = ransormaa Fouriera = odwrona ransormaa Fouriera = sygnał w dziedzinie czasu x() () X = zespolony sygnał w dziedzinie częsoliwości (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 5 (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 6 rochę o przewarzaniu Przejścia pomiędzy świaami, realnym (analogowym) wirualnym (cyrowym), nie są ani bardzo prose ani całkowicie bezkarne. Inormacje w sygnale zaware są w warościach jego paramerów lub zaleŝności ich warości od czasu. Podsawowe paramery sygnału o: ampliuda (bezwzględna lub względna), częsoliwość, widmo, aza, relacja czasowa w sosunku do innych sygnałów. rochę o przewarzaniu (c.d.) Jakakolwiek zmiana warości paramerów sygnału lub eŝ ich zaleŝności od czasu o: uraa części inormacji i/lub wprowadzanie inormacji obcych (ałszywych). (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 7 (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 8 3

Kilka powodów przewarzania sygnałów Eksrakcja inormacji o sygnale (ampliuda, aza, częsoliwość, widmo, relacje czasowe). Przeormaowanie sygnału (FDMA, DMA, eleonia CDMA). Kompresja danych (modemy, eleony komórkowe, HDV, MPEG). Generowanie sygnałów sprzęŝenia zwronego (procesy serowania przemysłowego). Eksrakcja sygnału z szumu (ilracja, auokorelacja, splo). Akwizycja i przechowanie sygnału w ormacie cyrowym dla późniejszej analizy (np. echnikami FF). Jak przewarzać sygnały? Sygnały mogą być przewarzane: analogowo (Analog Signal Processing - ASP), cyrowo (Digial Signal Processing - DSP), lub kombinacją echnik analogowych i cyrowych (Mixed Signal Processing - MSP). W pewnych przypadkach wybór echniki jes oczywisy; w innych nie jes o zupełnie jednoznaczne. W akich przypadkach dla podjęcia końcowej decyzji brane są pod uwagę eeky drugiego rzędu. (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 9 (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 2 Jak przewarzać sygnały? Analogowo czy Cyrowo? Zaley Szerokie pasmo Wysoka rozdzielczość Specyiczne unkcje są dosępne jako sandardowe IC Dobrze znane meody analizy i projekowania Wady Dry emperaurowy Sarzenie elemenów WraŜliwość na szumy Realizacja sprzęowa MoŜliwa implemenacja ylko prosych projeków Ograniczone moŝliwości komunikacji Zaley Rozwiązania programowe Mniej wraŝliwe na środowisko MoŜliwość implemenacji zaawansowanych algorymów przewarzania/serowania MoŜliwość samoregulacji, serowania adapacyjnego i nieliniowych unkcji serujących MoŜliwość komunikacji Wady Wymagane przeworniki danych Bardziej złoŝone meody analizy i projekowania Błędy próbkowania i kwanyzacji Opóźnienia obliczeniowe Jak przewarzać sygnały? Koszy przewarzania cyrowego ciągle i szybko spadają wraz ze skalowaniem echnologii mikroelekronicznych, naomias koszy przewarzania analogowego niesey maleją bardzo wolno. Wniosek: jak ylko moŝna, o rzeba przewarzać cyrowo. Zawsze jednak pozosaje akwizycja sygnałów analogowych i ich przeworzenie na posać cyrową, oraz w drugą sronę wygenerowanie sygnału analogowego dla zewnęrznego świaa. (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 2 ograniczają pasmo sysemów (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 22 (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 23 Jak przewarzać sygnały? Koszy przewarzania cyrowego ciągle i szybko spadają wraz ze skalowaniem echnologii mikroelekronicznych, naomias koszy przewarzania analogowego niesey maleją bardzo wolno. Wniosek: ak jak naprawdę ylko moŝna, o na o dziś rzeba pyanie przewarzać nie jes cyrowo. przewarzać analogowo czy cyrowo, ale jakie jes Zawsze jednak pozosaje akwizycja sygnałów analogowych i ich niezbędne przeworzenie minimum na posać przewarzania cyrową, oraz analogowego? w drugą sronę wygenerowanie sygnału analogowego dla zewnęrznego świaa. (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 24 rochę o przewarzaniu (c.d.) Przy przejściu analog-cyra musimy wyworzyć reprezenację sygnału analogowego przy pomocy skończonej ilości liczb całkowiych o skończonym zakresie warości co jakiś czas mierzymy (próbkujemy) warość sygnału z ograniczoną dokładnością. worzymy coś, co nazywane jes sygnałem cyrowym (czyli dyskrenym w dziedzinie warości i czasu), a co nie jes sygnałem w ścisłym znaczeniu ego słowa. Napięcie [V.3.2. -. -.2 2 4 6 8 czas [ms Napięcie [V.3.2. -. -.2 s s 2 4 6 8 czas próbkowania, k [ms 4

Sygnały - Analogowy, Dyskreny, Cyrowy (?) Sygnały - Analogowy, Dyskreny, Cyrowy (?) x a () Analogowy, x a () Ciągła ampliuda Ciągły czas x a () Analogowy, x a () Ciągła ampliuda Ciągły czas 7 6 5 4 3 2 - -2-3 -4-5 -6-7 x(n) Próbkowanie sygnału (idealne) kwanyzacja czasu x q (n) Kwanyzacja ampliudy Dyskreny, x(n) Ciągła ampliuda Dyskreny czas Cyrowy, x q (n) Dyskrena ampliuda Dyskreny czas 7 6 5 4 3 2 - -2-3 -4-5 -6-7 x(n) Dyskreny, x(n) Próbkowanie Próbkowanie sygnału sygnału (idealne) (idealne) kwanyzacja czasu Ciągła ampliuda DSP o cyrowe przewarzanie sygnałów, x q (n) Dyskreny czas a nie przewarzanie sygnałów cyrowych. Cyrowy, x q (n) Dyskrena ampliuda Kwanyzacja ampliudy Dyskreny czas Kodowanie (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 25 o są reprezenacje sygnału, a nie sygnały! (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 26 Kodowanie o są reprezenacje sygnału, a nie sygnały! Sygnały Bardzo waŝne!! rzeba odróŝniać rzeczywisość izyczną od ormalizmów, kóre worzymy do jej opisu, i kóre ją opisują - lepiej lub gorzej! Wzór nie ma inerpreacji izycznej on ją jedynie opisuje ilościowo (model)! Z wzoru nic nie wynika wszysko wynika z Praw Przyrody! (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 27 (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 28 Dziedzina czasu Jak częso musimy mierzyć (próbkować) warość sygnału? Z jaką rozdzielczością (w dziedzinach czasu i warości) musimy wykonywać e pomiary? Generalnie, im częściej i z większą rozdzielczością, ym lepiej. Ale jednocześnie gorzej, poniewaŝ: niezbędna jes większa moc obliczeniowa do cyrowego przewarzania sygnału (o coraz mniejszy problem), rudniejsza jes realizacja odpowiedniego układu przewarzającego (u powoli, ale eŝ jes coraz lepiej). Układ zuŝywa więcej energii i wywarza więcej zakłóceń. Dziedzina czasu Próbkowanie unkcja grzebieniowa Jak częso musimy mierzyć (próbkować) warość sygnału? (a) h() = + 2cos(2πO) H ( ) Z jaką rozdzielczością (w dziedzinach czasu i warości) musimy wykonywać e pomiary? Generalnie, im częściej i z większą rozdzielczością, ym lepiej. Ale jednocześnie gorzej, poniewaŝ: Częsoliwość próbkowania musi być ak mała niezbędna jes większa moc obliczeniowa do cyrowego jak o jes moŝliwe, ale nie mniejsza. przewarzania sygnału (o coraz mniejszy problem), (b) (c) 2 3 h3 () = + 2 cos(2πko) 2 5 h5 () = + 2 cos(2πko) = H 3( ) 2 3 H 5 ( ) rudniejsza jes realizacja odpowiedniego układu przewarzającego (u powoli, ale eŝ jes coraz lepiej). Układ zuŝywa więcej energii i wywarza więcej zakłóceń. (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 29 (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 3 2 2 2 3 4 5 k k h () = H () = δ( ) = δ( k) (d)............ = 5

Próbkowanie (c.d.) Próbkowanie (c.d.).2.8.6.4.2 -.2 -.4 -.6 -.8 - -.2 = sin( 2π) = + sin(2π ) 2 cos(2πk s sin( 2π) cos(2πks ) = {sin[2π( ks ) + sin[2π( ks+ ) } 2 ).2 s = + 2 cos(2πk) s k = k = 2....8.6.4.2 -.2 s 2 s s -.6 -.8 - -.2 (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 3 δ Diraca (pole, ampliuda ) bardzo wysoki - bardzo szczupły (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 32 s - s + 2 s - 2 s + -.4 Sygnał cyrowy Próbkowanie (c.d.) ak naprawdę o po próbkowaniu sygnał jes nadal analogowy i ciągły. Jego warość jes ylko równa zeru poza momenami próbkowania. PoniewaŜ przewarzanie o operacje ypu dodawanie, odejmowanie, mnoŝenie, całkowanie,... (ale nie dzielenie), o wyrzucenie zerowych warości jes całkowicie bezkarne. I ak powsaje sygnał cyrowy ciąg liczb nauralnych. No, jeszcze rzeba go przy okazji rochę zepsuć zdyskreyzować ampliudę. wierdzenie o próbkowaniu: Whiakera, Nyquisa, Shannona, Koielnikowa. Ciągły w czasie sygnał x(), kórego niezerowe składowe mają częsoliwości nie większe od max moŝe być zrekonsruowany z jego próbek x[k = x(k s ), jeŝeli próbki są pobrane z szybkością s większą od 2 max. F s > 2F max (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 33 (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 34 Próbkowanie (c.d.) Próbkowanie -aliasing wierdzenie o próbkowaniu: Whiakera, Nyquisa, Shannona, Koielnikowa. Ampliuda F s > 2F max Próbkowanie prawidłowe > 2Fmax Fmax Sygnał o częsoliwości 2 khz udający sygnał o częsoliwości 98 khz. alias khz 98 khz 2 khz - + Ampliuda 2 częsoliwość Fmax Próbkowanie nieprawidłowe - aliasing < 2Fmax JeŜeli wysąpi aliasing, o później Ŝadnym przewarzaniem nie da się juŝ odróŝnić aliasa od oryginału (czyli nie da się odworzyć sygnału oryginalnego). = 2 khz 2 częsoliwość (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 35 (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 36 6

Próbkowanie aliasing w Ŝyciu Jak uniknąć aliasingu? Sromy ilr łumiący silnie powyŝej s /2 Znany eek: koła pociągu na ilmie. (a) Próbkowanie Nyquisa 25 klaek (= 25 próbek) na sekundę. in s /2 s Pociąg saruje Pociąg przyspiesza koła kręcą się do przodu. koła kręcą się do yłu. (b) s > 2 max Oversampling in max s /2 s W prakyce częściej sosuje się rozwiązanie (b) ze względu na o, Ŝe sromy ilr analogowy -porzebny w przypadku (a) - jes bardzo rudno zrealizować. (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 37 (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 38 Porównanie ilrów Dziedzina czasu [db FILR ANALOGOWY Czebyszewa ypu, 6-biegunowy, nieliniowa aza, zaalowanie,5 db [db FILR CYFROWY FIR, 29 współczynników, zaalowanie,2 db, liniowa aza, s = khz.2.2.8.8.6.6.4.4.2.2 -.2 -.2 -.4 -.4 -.6 -.6 -.8 -.8 - - -.2 -.2 s() = sin(2π) s() @ S = Hz, S = 3 Hz s () = sin[2π(+ s s 2 () = sin[2π(+2 s Częsoliwość [khz Częsoliwość [khz Procesor DSP o zegarze MHz oblicza aki ilr w czasie,5 µs dla kaŝdej próbki wyjściowej, czyli w czasie rzeczywisym jes w sanie poradzić sobie z próbkowaniem na wyjściu do częsoliwości > 6 khz. (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 39 s() @ S reprezenuje dokładnie wszyskie sygnały sinusoidalne s k() zdeiniowane jako: s k () = sin( 2π ( + k S ) ), k (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 4, a więc i np. 3.. Hz Próbkowanie - Folding Widmo sygnału wejściowego w.cz. Składany papier drukarkowy (older) Czy coś dobrego z ego wynika? (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 4 Widmo wejściowego sygnału w.cz. przedsawione na składanym (olderowo) papierze. (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 42 Puing Undersampling o Work, Penek Inc. 7

Folding (c.d.) I jego wykorzysanie - undersampling Parzenie przez złoŝony older daje wynikowe spekrum. (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 43 Po próbkowaniu wszyskie sygnały o częsoliwościach spoza pasma podsawowego (> F s /2) oraz szumy są przeolderowane do pasma podsawowego ( do F s /2) Widmo sygnału o ograniczonym paśmie, akiego jak na wyjściu p.cz., przedsawione na składanym (olderowo) papierze (przy odpowiednio dobranej częsoliwości F s ). (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 44 Undersampling (c.d.) F s < F max i jes dobrze Po próbkowaniu cała energia sygnału ze srony 5 zosanie przeolderowana na sronę ak, jakby była sygnałem w paśmie podsawowym ( do F s /2) Właściwy dobór częsoliwości próbkowania przesuwa widmo sygnału o ograniczonym paśmie w dół do pasma podsawowego. Undersampling zasosowanie Blok w.cz. LO RF Fron-End Blok p.cz. Filr pasmowy IF +/- /2 eleon komórkowy ADC IF > s > 2 do Schema blokowy odbiornika cyrowego z wykorzysaniem próbkowania częsoliwości pośredniej. Baseband elecronics DSP (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 45 (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 46 Rekonsrukcja - klasyczna Rekonsrukcja - klasyczna Ampliuda Ampliuda 2 częsoliwość 2 częsoliwość Ampliuda Analogowy ilr dolnoprzepusowy ( Brick Wall ) Ampliuda Analogowy ilr dolnoprzepusowy ( Brick Wall ) Dokładniej, o przed ilracją musimy z powroem zrobić sygnał analogowy! Ampliuda 2 częsoliwość Ampliuda 2 częsoliwość (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 47 2 częsoliwość (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 48 2 częsoliwość 8

Rekonsrukcja lepiej (upsampling) ypowy or przewarzania cyrowego Ampliuda Ampliuda Ampliuda F s = 2 Cyrowy ilr dolnoprzepusowy ( Brick Wall ) częsoliwość F s/2 F s częsoliwość Analogowy ilr dolnoprzepusowy Nie moŝna uniknąć realizacji sromego ilru, moŝna go jednak zrealizować cyrowo. F s częsoliwość (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 49 F s = 2 A N A L O G Filr ochronny Próbkowanie (ograniczenie pasma) (kwanyzacja czasu) (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 5 Przewarzanie a/c Filr rekonsrukcyjny Sygnały analogowe ciągłe unkcje jakiejś zmiennej, najczęściej czasu Przewarzanie c/a Pamięć analogowa Kwanyzacja (warości) A D DAC Przykład: CD Audio Filr cyrowy Kodowanie cyrowe Filr cyrowy Dekodowanie cyrowe C Y F R A Reprezenacja cyrowa sygnałów ciągi liczb ( sygnały cyrowe) I ak jes: ypowy eleon komórkowy (cyrowy) Współczesne sysemy mają analogowe inerejsy elecomunikacyjne Powszechnego uŝyku Zawiera w zinegrowanej posaci: 4 ilry Rx 4 ilry x 4 Rx ADC 4 x DAC 3 dodakowe ADC 8 dodakowych DAC Razem: Filrów 8 ADC 7 DAC 2 Dwa Sandardy, I/Q Audio, serowanie mocą x/rx, serowanie ładowaniem baerii, wyświelacz,... Samochodowe Inerejs analogowy Cyrowy rdzeń obliczeniowy Medyczne (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 5 (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 52 Miniauryzacja i Inegracja Elekronika (nawe z procesorami Monecio) jes ślepa, głucha i niema bez sensorów i całkowicie bezradna bez elemenów wykonawczych (akuaorów) A więc zaspokojenie naszych dalszych porzeb wymaga nie yle coraz silniejszych kompuerów, lepszego oprogramowania i sieci o większej przepusowości, co SENSOWNEJ MINIAURYZACJI i INEGRACJI wszyskiego (no prawie wszyskiego). Obecnie wszysko wskazuje na o, Ŝe MINIAURYZACJA BĘDZIE dominującą echnologią XXI wieku. (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 53 (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 54 9

Miniauryzacja i Inegracja (c.d.) Miniauryzacja i Inegracja (c.d.) Do realizacji ego ogromnego i rudnego zadania porzebne są NOWE IDEE, MAERIAŁY i ECHNOLOGIE; IDEE, MAERIAŁY i ECHNOLOGIE;... i bardzo rozumne działanie. W realizacji ego ogromnego zadania jeseśmy obecnie na eapie echnology push. I chyba rzeba będzie przejść podobną drogę do ej, kórą przeszła mikroelekronika i dojść do eapu marke pull. Innej drogi chyba nie ma. (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 55 (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 56 Jaki jes sens miniauryzacji i inegracji?. Wymiary 2. Moc 3. Cena 4. Niezawodność 5. NOWE unkcjonalności (!!), kórych realizacja w skali makro była bądź o niemoŝliwa bądź eŝ niesensowna z kóregoś z powodów wymienionych w punkach -4. A więc... (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 57 (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 58 Fale rewolucji echnicznych: MikroOpyka, MikroMaszyny, MikroSensory Prawo Moore a zapomniało jedną rzecz: Analog 85 9 95 2 25 Mikro-Opyka (Opoelekronika) Mikro-Maszyny (MEMS) Mikro-Sensory Właściwości Pasmo x Rozdzielczość [ Hz-LSB.E+5.E+4.E+3.E+2.E+.E+.E+9.E+8 3x Nachylenie dla najlepszych µp (2x/,5 roku) Najlepsze ADC: 2x/4,7 la Wszyskie ADC: 2x/6, la 985 99 995 2 25 Boris Murmann, Sanord Universiy, Bernhard Boser, UC Berkeley Digially Assised Analog Inegraed Circuis, DSP, Vol. 2, No. - March 24 (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 59 (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 6 Gorzej jes chyba ylko dla źródeł energii!

Elekronika analogowa Mikrosysemy Renesans układów analogowych Inegracja elekroniki analogowej i cyrowej - z sensorami, akuaorami, mikromaszynami, czyli Mikrosysemy. (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 6 (C) Z.Pióro, WMS_w4, wiosna 28, slajd 62