MSc specialization
“Computer aided design of VLSI Circuits”

CUPRINS:

• Introducere
• Organizarea directiei de aprofundare
• Resurse umane si materiale
• Anexe
• Programa examenului pe semestre

1. Istoric

Directia de aprofundare Analiza si proiectarea microsistemelor a fost initiata pe baza adresei Ministerului Învatamântului nr. 4638/1995 referitoare la studiile de aprofundare si îsi desfasoara activitatea sub îndrumarea Directorului de Studii - Prof.Dr.Ing. F.M.G. Tomescu. Aceasta directie de aprofundare a functionat, experimental, în cadrul Scolii Postuniversitare de Inginerie Electrica Asistata de Calculator, înfiintata în Universitatea “Politehnica” din Bucuresti conform Ordinului Rectorului din 20 Iulie 1992, cu sprijinul financiar al Comisiei Uniunii Europene, în cadrul proiectului TEMPUS JEP 2717, coordonat de Prof.Dr.Ing. Daniel Ioan.

Absolventii acestei directii de aprofundare primesc Diploma de Master, în conditiile prevazute de cadrul legal în vigoare. Acesti absolventi, ca si cei ai Scolii Postuniversitare ce a precedat-o, au fost angajati de firme de prestigiu sau au fost admisi la pregatirea pentru doctorat, atât în tara cât si strainatate.

2. Misiune, caracteristici, obiective strategice

Directia de aprofundare Analiza si proiectarea microsistemelor are ca misiune perfectionarea inginerilor absolventi ai facultatilor de profil electric în domeniul interdisciplinar al utilizarii eficiente a echipamentelor moderne de calcul pentru analiza si proiectarea microsistemelor (în special a circuitelor VLSI cu diverse utilizari). Aria de aplicatii este extrem de larga: orice sistem modern a carui functionare implica prelucrarea complexa si avansata a semnalelor nu poate fi conceput, la nivelul actual impus performantelor, decât prin folosirea unor circuite integrate de mare densitate a componentelor (circuite VLSI). În cadrul acestei directii de aprofundare studentii pot aborda probleme specifice din domeniile cele mai diferite (actionari electrice si electronice, automatizare complexa a sistemelor, prelucrarea analogica sau digitala a semnalelor, sisteme de telecomunicatii, echipamente de electronica medicala, etc.), în functie de interesele si obictivele de prespectiva ale fiecaruia dintre ei.

Prin integrarea în consortiul EUROCHIP- EUROPRACTICE, care include peste 300 de universitati vest–europene, fiecare student al acestei sectii are posibilitatea sa îsi realizeze fizic circuitul proiectat în cele mai moderne tehnologii (inclusiv cele submicronice) la unul din marii producatori de circuite VLSI din Uniunea Europeana.

În fine, dar nu în ultimul rând, directia de aprofundare Analiza si proiectarea microsistemelor foloseste din plin experienta acumulata în cadrul Scolii Postuniversitare de Inginerie Electrica Asistata de Calculator care a functionat timp de trei ani cu un succes remarcabil. Sunt astfel puse la dispozitia studentilor anului VI experienta unui corp profesoral competent în domeniu, o baza de calcul si de documentare de exceptie si perspective de dezvoltare în directia cercetarii prin colaborari nationale si internationale cu totul deosebite.

Obiectivele directiei de aprofundare sunt ilustrate de disciplinele (obligatorii si optionale) aferente, orientate catre:

• · Studiul modelelor fizice si matematice ale circuitelor VLSI;
• · Studiul metodelor numerice utilizate în analiza si proiectarea circuitelor VLSI;
• · Studiul unor aspecte particulare caracteristice circuitelor si semnalelor de mare complexitate;
• · Utilizarea pachetelor de programe specializate pentru analiza si proiectarea circuitelor VLSI.
• Planul de învatamânt a fost conceput astfel încât sa fie îmbinate armonios cunostintele teoretice cu deprinderile practice. Acumularea cunostintelor si formarea deprinderilor este bazata în principal pe autoinstruire, studiu individual si proiecte dezvoltate în laborator. Se urmareste ca absolventii sa stapâneasca tehnologia informatica avansata a proiectarii asistate de calculator a microsistemelor.

3. Concursul de admitere

Înscrierile pentru concursul de admitere în anul VI, de studii aprofundate, se fac la Decanatul Facultatii de Electrotehnica din Bucuresti, Spl. Independentei 313, telefon 410.43.55 sau 410.45.42/131, de regula în a treia saptamâna a lunii septembrie.

Concursul de admitere în anul VI, de studii aprofundate, are loc, de regula, în a patra saptamâna a lunii septembrie, la Facultatea de Electrotehnica din Bucuresti, Spl. Independentei 313, corp EA/EB.

Documentele necesare înscrierii si programarea detaliata a acesteia si a examenului de admitere vor fi anuntate din timp (cel mai târziu la începutul lunii septembrie) la Decanatul Facultatii de Electrotehnica.

Concursul de admitere la directia de aprofundare Analiza si proiectarea microsistemelor consta în doua probe scrise la disciplinele Bazele electrotehnicii si Metode numerice. Programele de studiu orientative pentru aceste discipline sunt prezentate în anexa.

Organizarea direcitei de aprofundare
Aaliza si proiectarea microsistemelor

4. Structura si modul de organizare

Directia de aprofundare Analiza si proiectarea microsistemelor este structurata ca o serie având o grupa de studiu de 10 ingineri, absolventi ai unei facultati de profil electric. Aceasta serie (grupa 166 M) este integrata în Facultatea de Electrotehnica a Universitatii “Politehnica” Bucuresti si este administrata de Catedra de Electrotehnica a acestei facultati.

6. Discipline optionale

Disciplinele optionale sunt introduse pentru a oferi studentilor o paleta cât mai larga de alegere pentru perfectionarea lor. Totusi, experienta corpului profesoral, ca si optiunile majoritare ale anilor precedenti, au dus la o anumita ordine de preferinte, care este recomandata în listele ce urmeaza. Daca, însa, exista o cerere importanta pentru alte cursuri decât cele recomandate, însotita de posibilitati de satisfacere a acesteia, atunci studentilor le pot fi oferite si alte cursuri optionale în afara celor subliniate în aceste liste.

Lista de cursuri optionale A (semestrul I):

1. Circuite microelectronice

2. Retele de porti programabile

3. Analiza circuitelor electrice de mari dimensiuni

4. Bifurcatii si haos în circuite electrice

5. Tehnici avansate de programare

Lista de cursuri optionale B (semestrul II):

1. Limbaje pentru descrierea sistemelor digitale (VERILOG/VHDL)

2. Prelucrarea numerica a semnalelor

3. Circuite VLSI analogice si de interfata

4. Efecte de câmp în circuite microelectronice

5. Retele neurale si sisteme fuzzy

7. Programe analitice

7. Discipline obligatorii:

Metode numerice în analiza circuitelor electrice

· Sisteme de ecuatii algebrice liniare: unicitatea si existenta solutiei, conditionare numerica; Proprietatile matricelor obtinute prin discretizarea ecuatiilor circuitelor electrice.

· Metode directe de rezolvare; Sisteme de ecuatii liniare cu matrici de forma speciala; Matrice rare.

· Metode iterative pentru rezolvarea sistemelor de ecuatii algebrice liniare (Jacobi, Gauss–Seidel, suprarelaxare succesiva), convergenta metodelor iterative.

· Metode semi–iterative de rezolvare a sistemelor liniare; metoda gradientului conjugat, preconditionare.

· Ecuatii si sisteme algebrice neliniare: metode iterative, metoda Newton–Raphson, estimarea erorii, convergenta locala si globala.

· Integrarea numerica a ecuatiilor diferentiale liniare: metode cu un pas (Euler, Runge–Kutta), metode multipas (Adams–Bashford, Adams–Moulton), predictor–corector, eroare de discretizare locala si globala, consistenta, stabilitate, convergenta.

Proiectarea microsistemelor (circuite VLSI)

· Strategia proiectarii: ierarhizarea, regularitatea, modularitatea, testabilitatea.

· Optiuni (nivele) de proiectare: geometrica; celule standard; retele de porti; transfer între registre; nivel comportamental.

· Metode de proiectare: sinteza logica de nivel înalt (comportamentala); sinteza la nivel de registre; sinteza la nivel de porti; sinteza mastilor, plasare si cablare automata.

· Instrumente de descriere a proiectului: limbaj de descriere a proiectului; descrierea schemei; descriere geometrica (a mastii).

· Instrumente de verificare a proiectului: simularea la nivel de circuit; simularea la nivel de timp; simularea la nivel logic. Verificarea automata a respectarii regulilor de proiectare.

· Extragerea circuitului si a elementelor parazite.

· Medii de proiectare automata: module; functii; caracteristici.

· Studii de caz, discutii.

8. Discipline optionale:

Circuite microelectronice

· Caracteristici ale circuitelor microelectronice. Strategia de dezvoltare si proiectare.

· Probleme specifice ale circuitelor VLSI. Proiectarea circuitului, proiectarea mastilor, realizarea mastilor, fabricarea circuitelor. Procese tehnologice: fotolitografie, epitaxie, difuzie, implantare, oxidare. Testarea circuitului si a mastilor.

· Miniaturizarea structurilor bipolare: tranzistoare bipolare, tranzistozre bipolare monolitice, componente monolitice. Tehnici avansate de izolare.

· Miniaturizarea structurilor MOS: tranzistoare MOS, scalarea la mici dimensiuni a tranzistoarelor MOS, circuite integrate NMOS si CMOS, structuri programabile MOS, tehnologii BiCMOS.

· Circuite digitale: blocuri digitale bipolare, blocuri digitale MOS.

· Circuite analogice: circuite analogice de baza, amplificatoare operationale.

· Circuite de multiplicare. Circuite de interfata.

· Integrarea microsistemelor. Niveluri fizice de standardizare. Pachete de programe pentru integrarea microsistemelor.

· Modelarea circuitelor electronice cu programe SPICE.

Retele de porti programabile

· Retele de porti: functionare si utilizare; variante tehnologice.

· Niveluri de descriere a proiectului: nivel schematic (simboluri, terminale, etichete); nivel textual (registre, expresii logice, conditii).

· Specificarea formelor de unda.

· Proiectare ierarhica.

· Compilarea proiectului.

· Simularea proiectului; analiza rezultatelor simularii.

· Programarea dispozitivului - implementarea proiectului.

Analiza circuitelor electrice de mari dimensiuni

· Analiza numerica a circuitelor rezistive linare de mari dimensiuni: analiza nodala; metoda nodala modificata; metoda tablourilor; analiza hibrida. Rezolvarea sistemelor de ecuatii liniare cu matrice rare; algoritmi semi–optimali pentru ordonarea ecuatiilor.

· Analiza numerica a circuitelor electrice neliniare: metode iterative (metoda Newton, metoda aproximarii liniare pe portiuni). Analiza circuitelor cu diode si tranzistoare în regim stationar.

· Integrarea numerica a ecuatiilor de stare ale circuitelor electrice neliniare: alegerea variabilelor de stare, forma canonica a ecuatiilor. Discretizarea ecuatiilor diferentiale: metode de integrare cu un pas, metode multi–pas, metode cu valori multiple, metode numerice stiff–stabile.

· Metode de tip tablou pentru analiza circuitelor electrice neliniare în regim tranzitoriu: metoda modelului discretizat, metoda tablourilor, metoda nodala modificata.

· Analiza circuitelor electrice neliniare în regim periodic permanent: metoda balantei armonice, metode iterative, metoda diferentelor finite.

· Pachete de programe pentru analiza circuitelor electrice: caracteristici, functii, facilitati, structura.

Bifurcatii si haos în circuite electrice

· Teoria bifurcatiilor. Teoria calitativa a ecuatiei Lienard - Van der Pol. Introducere în bifurcatii Hopf. Aplicatii la circuite electrice.

· Introducere în teoria catastrofelor. Ecuatia diferentiala pentru comportarea inimii si a sistemului nervos. Modele de tip fizic Voltera pentru competitia speciilor. Ciclu limita.

· Introducere în teoria sistemelor dinamice haotice. Cazul discret. Ecuatia lui Lorentz.

· Teoria masurii. Fractali. Modele bazate pe multimi fuzzy. Logica continua. Automate fuzzy.

Tehnici avansate de programare

· Bazele proiectarii programelor: procesul de proiectare, principii ale proiectarii, proiectarea modulara efectiva, proiectare orientata pe date, proiectare orientata pe proceduri.

· Proiectare orientata pe fluxul de date: proiectarea fluxului de informatie, consideratii de proiectare de proces, analiza tranzactionala, proiectare heuristica.

· Proiectare orientata pe structura de date: concepte ale proiectarii orientate pe obiecte, metode de proiectare orientata pe obiecte.

· Mediul UNIX pentru dezvoltarea programelor, limbaje de programare, depanarea programelor. Dezvoltarea programelor de mari dimensiuni.

Limbaje pentru descrierea sistemelor digitale (VERILOG/VHDL)

· Modelarea cu Veriog HDL: caracteristici generale; modele de proiectare bottom- up si top- down.

· Simularea modelelor Verilog HDL: modelarea programului de test; directive de compilator.

· Sintaxa si semantica limbajului Verilog HDL: sintaxa si semnatica limbajului; numere si valori logice; tipuri de date.

· Primitive Verilog HDL: primitive ale sistemului; primitive definite de utilizator; modelarea sincronizarilor (ceasurilor).

· Modelarea bibliotecilor de componente: functionalitatea componentelor; întârzieri; constrângeri temporale; modelarea tehnologiilor hardware.

· Modelarea structurala: liste de legaturi si instantierea modulelor; redefinirea parametrilor; calculul întârzierilor.

· Modele comportamentale: blocuri procedurale; operatori si instructiuni; întârzieri procedurale.

· Logica combinationala modelata comportamental.

· Logica secventiala modelata comportamental.

· Memorii modelate comportamental: tipuri de memorii; semnale bidirectionale; întârzieri în modelul comportamental.

· Concepte avansate de modelare Verilog HDL: tehnici de programare structurata; proceduri si functii; evenimente; utilizarea vectorilor de test ca stimuli.

· Modelarea pentru sinteza: proiectarea top- down; modelarea la nivel de transfer între registre; sinteza OVI.

· Proiectarea top- down si tehnici asociate: tehnici de verificare; rezultatele simularii.

Prelucrarea numerica a semnalelor

· Semnale: semnale deterministe/aleatoare; semnale periodice/neperiodice; semnale continue/discontinue, contigue/discrete (numerice) - caracteristici. Functii si marimi caracteristice. Sisteme: sisteme liniare/neliniare; sisteme invariante/variabile în timp; continue/discrete - caracteristici. Functii de transfer.

· Analiza în domeniul timp; caracteristici; transformata Laplace. Analiza în domeniul frecventa; caracteristici; transformate Fourier. Analiza sistemelor discontinue (discrete); caracteristici; transformata Z.

· Tehnici specifice în prelucrarea semnalelor numerice; filtre numerice.

· Filtre nerecursive / recursive. Filtre cu functie- pondere de suport finit (FIR) / infinit (IIR). Tehnici de analiza si proiectare.

· Erori de aproximare a functiilor de transfer. Erori de trunchiere. Erori de rotunjire.

· Implementari hardware pentru prelucrarea numerica a semnalelor. Structuri VLSI asociate.

· Aplicatii; studii de caz.

Circuite VLSI analogice si de interfata

· Amplificatoare CMOS de banda larga: caracteristici de frecventa; consumul de putere; amplificatoare de transconductanta. Proiectarea amplificatoarelor CMOS cu distorsiuni mici: caracterizare (CMMR, distorsiuni armonice); efectele reactiei termice; exemple.

· Filtre analogice: filtre trece–jos; filtre trece–sus; filtre trece–banda. Filtre cu capacitati comutate: tehnici de realizare a componentelor; tehnici de analiza si sinteza.

· Blocuri pentru prelucrarea analogica a semnalelor: comparatoare; modulatoare; multiplicatoare; oscilatoare; sisteme PLL.

· Convertoare A/D si D/A: esantionare si cuantizare; netezire; modulatia sigma- delta si analiza zgomotului; procesarea semnalelor.

· Convertoare A/D sigma- delta de ordin superior: stabilitate; consideratii practice de proiectare; realizari practice.

· Convertoare D/A bazate pe modulatie sigma- delta: clasificare si caracterizare; convertoare cu capacitati comutate.

Efecte de câmp în circuite microelectronice

· Estimarea rezistentelor: rezistenta regiunilor rectangulare si nerectangulare; rezistente de contact si de interconexiuni.

· Estimarea capacitatilor: modele bi- si tri- dimensionale; modelarea capacitatilor în elemente active; capacitatile partiale ale interconexiunilor.

· Retele R- C distribuite; estimarea întârzierilor.

· Estimarea inductantelor interconexiunilor.

· Modelarea efectelor de propagare în interconexiunile circuitelor de mari dimensiuni. Caracteristici de comutare; estimarea timpilor de raspuns.

· Extragerea automata a circuitului asociat descrierii geometrice a mastilor. Formate de descriere a mastilor (CIF, GDS2); formate de descriere a circuitului (SPICE). Algoritmi de recunoastere a componentelor si determinarea parametrilor paraziti.

· Disiparea de putere în circuite integrate. Modelarea efectelor termice; determinarea câmpului de temperatura.

Retele neurale si sisteme fuzzy

· Retele neurale directe (perceptroni multistrat): arhitectura; algoritmi de învatare pentru aproximarea functiilor; aproximari stohastice ale algoritmilor de învatare.

· Retele neurale (directe) de regularizare: arhitectura; functii (potential) de baza radiale; algoritmi de învatare.

· Retele neurale (recurente) cu reactie: arhitectura, dinamici aditive si multiplicative; memorii auto- asociative; memorii asociative bi- directionale; stabilitate spatiala si temporala.

· Aplicatii: controlul robotilor (abordare dinamica directa si inversa); controlul proceselor; procesarea imaginilor; recunoasterea vorbirii.

· Multimi fuzzy; logica continua. Automate fuzzy si realizari neurale.

8. Disertatia

Disertatia este abordata sub îndrumarea unui îndrumator: titular de curs, profesor sau conferentiar competent în domeniu. Tema de proiect este în directa legatura cu pregatirea în cadrul directiei de aprofundare, iar sustinerea proiectului are loc în conditiile examenului de stat, conform procedurii folosite în Universitatea “Politehnica” din Bucuresti.

Studentii au posibilitatea sa îsi aleaga liber tema dizertatiei si îndrumatorul, dintre cadrele didactice ale facultatilor de profil electric, înca din prima luna a anului universitar.

Resurse umane si materiale

9. Lista cadrelor didactice:

• Metode numerice în analiza circuitelor electrice:
  Prof. Corneliu MARINOV, Prof. C.D. IOAN, Prof. Corneliu POPEEA, S.l. Irina MUNTEANU, Asist. Mihai POPESCU, Asist. Gabriela CIUPRINA
• Proiectarea circuitelor VLSI:
  Prof. F.M.G. TOMESCU, Asist. Bogdan MATEI, Asist. Marian VINTILESCU
• Circuite microelectronice:
  Prof. F.M.G. TOMESCU, Asist. Mihaela GHITIU
• Prelucrarea numerica a semnalelor:
  Prof. F.M.G. TOMESCU, Asist. Mihaela GHITIU
• Analiza circuitelor electrice de mari dimensiuni:
  Prof. C.D. IOAN, Prof. Mihai IORDACHE
• Bifurcatii si haos în circuite electrice:
  Conf. Paul FLONDOR, S.l. Gheorghe IONITA
• Tehnici avansate de programare:
  S.l. Claudia SPIRCU, S.l. Ionut LOPATAN
• Limbaje pentru descrierea sistemelor digitale (VERILOG/VHDL):
  S.l. Ion BUCUR, S.l. Marius ZAHARIA, Asist. Dragos TEODORESCU
• Retele de porti programabile:
  S.l. Ion BUCUR, Asist. Dragos TEODORESCU
• Circuite VLSI analogice si de interfata:
• Prof. Anca MANOLESCU, Prof. F.M.G. TOMESCU
• Efecte de câmp în circuite microelectronice:
• Prof. C.D. IOAN, Prof. F.M.G.TOMESCU
• Retele neurale si sisteme fuzzy:
  Prof. Corneliu POPEEA, Conf. Nicolae TABUS

10. Referinte bibliografice:

La biblioteca Facultatii de Electrotehnica sunt disponibile cursuri si alte lucrari necesare procesului didactic. În plus, Centrul de documentare al Scolii Postuniversitare de Inginerie Electrica Asistata de Calculator (PSCAEE) pune la dispozitia studentilor si cursuri special destinate directiei de aprofundare Analiza si proiectarea microsistemelor:

• D.N. Farini, Analiza asistata de calculator a circuitelor electrice – Modele ale dispozitivelor semiconductoare, TEMPUS PSCAEE, “Politehnica” University, Bucharest, 1993.
• H. Giuroiu, L. Jurubita, Elemente de tehnici de proiectare VLSI, TEMPUS PSCAEE, “Politehnica” University, Bucharest, 1993.
• M. Iordache, Analiza asistata de calculator a circuitelor electrice neliniare – Algoritmi si tehnici de calcul, TEMPUS PSCAEE, “Politehnica” University, Bucharest, 1993.
• R. Marculescu, Tehnici de baza în proiectarea pentru testabilitate, TEMPUS PSCAEE, “Politehnica” University, Bucharest, 1993.
• Miruna Nitescu, F. Constantinescu, Teoria avansata a circuitelor electrice, TEMPUS PSCAEE, “Politehnica” University, Bucharest, 1993.
• I.F. Soran, Analyse et calcul des systemes de commande électrique assistés par ordinateur, TEMPUS PSCAEE, “Politehnica” University, Bucharest, 1993.
• C. Udriste, Minimization of functions on Riemannian manifolds for the students of numerical methods in electrical engineering, TEMPUS PSCAEE, “Politehnica” University, Bucharest, 1993.

În curs de aparitie sunt:

• C. Dan, Aspecte specifice ale proiectarii circuitelor VLSI analogice, TEMPUS PSCAEE, “Politehnica” University, Bucharest, 1994.
• P. Flondor, Introducere în dinamica sistemelor neliniare, TEMPUS PSCAEE, “Politehnica” University, Bucharest, 1994.
• N. Galan, Modele matematice ale masinilor electrice de curent alternativ, TEMPUS PSCAEE, “Politehnica” University, Bucharest, 1994.
• Miruna Nitescu, Folosirea pachetului HSPICE în simularea circuitelor electrice, TEMPUS PSCAEE, “Politehnica” University, Bucharest, 1994.
• M. Popescu, Reteaua de calculatoare a Laboratorului de Metode Numerice, Universitatea “Politehnica” Bucuresti, TEMPUS PSCAEE, “Politehnica” University, Bucharest, 1994.
• S.A. Spânoche, Modelarea sistemelor microelectronice folosind VHDL, TEMPUS PSCAEE, “Politehnica” University, Bucharest, 1994.
• F. Spinei, Senzitivitati ale circuitelor electrice – metode de analiza ale circuitelor electrice de mare complexitate, TEMPUS PSCAEE, “Politehnica” University, Bucharest, 1994.
• G. Stefan, Introduction to functional design of digital systems, TEMPUS PSCAEE, “Politehnica” University, Bucharest, 1994.
• A. Tugulea, Transferul de putere si echilibrarea regimurilor asimetrice si nesinusoidale ale sistemelor electrice, TEMPUS PSCAEE, “Politehnica” University, Bucharest, 1994.
• M. Zaharia, Sinteza de nivel superior a sistemelor hardware, TEMPUS PSCAEE, “Politehnica” University, Bucharest, 1994.

Sunt în curs de tiparire în 1995, la TEMPUS Postgraduate School of Computer Aided Electrical Engineering, “Politehnica” University, Bucharest cursuri de: Prelucrarea numerica a semnalelor, Proiectarea microsistemelor (circuite VLSI), Retele neurale, Metode numerice în ingineria electrica, Tehnici avansate de programare, si altele.

Pentru completarea pregatirii sunt disponibile:

· Biblioteca Facultatii de Electrotehnica, cu un spatiu de aproximativ 200 mp. având aproximativ 15000 volume acoperind aproximativ 10000 titluri, din care aproximativ 10% în domenii si la nivelul cerut directiei de aprofundare Analiza si proiectarea microsistemelor.

· Centrul de documentare al Scolii Postuniversitare de Inginerie Electrica Asistata de Calculator cu un spatiu de aproximativ 60 mp. având aproximativ 1000 volume (carti si reviste), multe din ele în domeniul de interes al directiei de aprofundare Analiza si proiectarea microsistemelor.

11. Laboratorul

Activitatea practica si de laborator se desfasoara în principal în cadrul laboratorului de Metode Numerice (salile EB- 212, 213). Acesta reprezinta unul dintre cele mai bine dotate laboratoare din tara. Echipamentul a fost achizitionat în principal din fondurile proiectului TEMPUS JEP 2717.

La dispozitia studentilor sunt puse trei retele de calculatoare:

· o retea Novell de 20 PC (IBM compatible 2- 4 MB RAM, în regim de X- terminal) pentru studiul introductiv;

· o retea Linux/Windows95 de 12 PC (Pentium 32 MB RAM în regim de terminal grafic si alfanumeric) pentru studiul avansat;

· o retea de statii de lucru (Workstations) cuprinzând:

· DEC Station model 5000/25 (Color Monitor, 40 MB RAM, 600 MB CD–ROM, 1 GB HD, 95 MB TK Tape, 2.88 MB 3.5 FD).

· HP–APOLLO model 9000/705 (19” Gray Monitor, 24 MB RAM, 420 MB HD, 2 GB DAT Tape).

· HP–APOLLO model 9000/715 (19” Color Monitor, 64 MB RAM, 5 GB HD)

· HP–APOLLO model 9000/710 (19” Color Monitor, 32 MB RAM, 600 MB CD–ROM, 420 MB HD).

· HP–X Station RISC 700 (19” Gray Monitor).

· SUN SparcStation LX (19” Color Monitor, 32 MB RAM, 600 MB CD–ROM, 420 MB HD, 150 MB QIC tape).

· Silicon Graphics Iris Indigo R4000 (19” Color Monitor, 32 MB RAM, 600 MB CD–ROM, 1.2 GB HD).

· 3 x 486 IBM Compatible (17” Color Monitor SVGA, 16 MB RAM, 400 MB HD, CD–ROM drive).

· 12 x IBM/PS2 model 30 (4 MB RAM) + IBM/P22 model 80 (320 MB HD).

· HP Laser Jet II P (2.5 MB RAM) color printer.

· HP Laser Jet 4M PostScript (4 MB RAM) laser printer.

Toate statiile de lucru sunt conectate într-o retea hibrida Ethernet cu acces Internet, calculatoarele cu procesoare Intel functionând ca X–terminale.

Toti studentii primesc pe întregul an universitar câte un cont UNIX si o adresa de e–mail recunoscuta în întreaga lume.

Laboratorul detine licente pentru:

· Sisteme de operare de tip UNIX (HP–UX, ULTRIX, SOLARIS, IRIX, LINUX).

· Editare texte si rapoarte (HP Vue–Pad, Xfig, Ghostview, SGI–XPSview, XV, TEX, AUTOCAD, GNUPLOT).

· Comunicatie (e–mail, ELM, Mailx, Pine; www: Mosaic, Netscape, XGopher, XArchie, NetLib).

· Compilatoare de FORTRAN, C, C++.

· Biblioteci matematice (NAG, Linpack, Lapack, Eispack, Quadpack) si grafice (Xlib, GL, STARBASE, PIX, PHIGS).

· Generatoare automate de cod pentru interfete (VUIT, Tk, Tcl).

· Medii de cercetare si elaborare prototipuri (Mathematica, SCILAB).

· Pachete CAD elemente finite (MSC/EMAS, FLUX2D, MEGA, FAP).

· Pachete de proiectare si analiza a circuitelor electronice (CADENCE–EDGE/ OPUS, HSPICE, HILO, SOLO 1400, ALTERA, CATHEDRAL, OCEAN).

· Tehnologii de proiectare microelectronica: Mietec 2.4–0.7m , ES2 1.5–0.7m .

Toate pachetele de programe sunt însotite de o bogata documentatie scrisa sau electronica (pe CD–ROM: MAN, LaserROM, Insight, XMan, Open Book).

Doritorii pot urma cursul AUTODESK/AUTOCAD Level 1, în urma caruia primesc un certificat oficial, recunoscut international.

Centrul de documentare asociat laboratorului detine principalele carti de referinta în domeniu, abonamente la 40 reviste de specialitate si o colectie de casete video de training.

Studentii au acces liber la resurse, 12 ore pe zi (de la ora 8:00 la 20:00).

12. Cercetarea stiintifica

Sunt organizate activitati de cercetare, asociate în principal Laboratorului de Metode Numerice, catedrei de Electrotehnica, dar si colectivelor interdisciplinare de cercetare. Este însa încurajata si sprijinita activitatea de cercetare a studentilor desfasurata si cu colective asociate altor catedre din Facultatea de Electrotehnica precum si din Facultatile Automatica si Calculatoare, Electronica si Telecomunicatii. Studentii pot de asemenea participa la proiectele de cooperare internationala cu laboratoare din universitatile partenere. Rezultatele cercetarii se concretizeaza în: (1) lucrari publicate si prezentate la manifestari stiintifice; (2) contracte de cercetare încheiate cu beneficiari din tara si strainatate. O constanta preocupare a corpului didactic antrenat în activitatile directiei de aprofundare Analiza si proiectarea microsistemelor o constituie cooptarea studentilor în grupuri de cercetare, cu toate îndatoririle si drepturile ce decurg din participarea la o asemenea activitate. Colaborarea stiintifica internationala este ilustrata prin participarea la programe COST, PECO, Copernicus, etc., sau stagii de cercetare în cadrul unor acorduri interguvernamentale. Activitatea laboratorului este sustinuta de Japan Society for Applied Electromagnetics care acorda burse pentru studentii români, pentru studiile si cercetarile lor efectuate în tara.

Anexe

Programa examenului de Bazele electrotehnicii

Partea I - Teoria câmpului electromagnetic

1. Marimi primitive ale teoriei macroscopice a electromagnetismului.

2. Principalele marimi derivate ale teoriei macroscopice a electro-magnetismului.

3. Legile teoriei macroscopice a electromagnetismului.
Legea circuitului magnetic, legea inductiei electromagnetice, legea fluxului electric, legea fluxului magnetic, legea transformarii energiei prin fenomenul de conductie, teorema conservarii sarcinii electrice, legea conductiei electrice.

4. Sistemul ecuatiilor lui Maxwell.
Regimurile câmpului electromagnetic: statice, stationare, cuasistationare, general variabile.

5. Energia câmpului electromagnetic; transferul si transformarile ei.
Energia câmpului elecvtromagnetic. Vectorul lui Poynting. Transmisiunea energiei electromagnetice pe la bornele unui multipol. Teorema lui Warburg.

6. Regimul electrostatic; electrostatica.
Marimile si relatiile fundamentale ale electrostaticii. Teorema potentialului electrostatic. Relatiile lui Maxwell pentru sistemul de conductoare în echilibru electrostatic; condensatorul electric. Forte generalizate în câmp electrostatic.

7. Regimul electrocinetic stationar.
Marimile si relatiile fundamentale ale electrocineticii. Rezistorul electric. Analogia cu electrostatica.

8. Regimul stationar al câmpului magnetic.
Marimile si relatiile fundamentale ale câmpului magnetic stationar. Potentialul vector. Formulele Biot- Savart- Laplace. Sisteme de bobine ideale; inductivitati. Relatiile lui Maxwell pentru inductivitati. Forte generalizate în câmp magnetic. Circuite magnetice.

9. Regimul armonic al câmpului electromagnetic.
Forma complexa a ecuatiilor lui Maxwell. Teorema lui Poynting în complex si interpretarea ei. Regimul cuasistationar armonic al câmpului electromagnetic. Efectul pelicular, curenti turbionari, patrunderea câmpului armonic într-un semispatiu conductor. Adâncimea echivalenta de patrundere.

Partea II - Teoria circuitelor electrice

1. Circuite liniare de curent continuu.
Metode de rezolvare. Metoda ecuatiilor Kirchhoff; potentiale la noduri. Generatoare echivalente; metodele Thévenin si Norton. Bilantul puterilor.

2. Circuite liniare în regim permanent sinusoidal.
Reprezentarea în complex simplificat. Impedanta complexa; puteri în curent alternativ. Metode de analiza; circuite cu bobine cuplate. Rezonanta.

3. Circuite trifazice.
Receptoare trifazice (triunghi, stea cu nul), echilibrate si dezechilibrate. Circuite echilibrate sub tensiuni simetrice si nesimetrice; metoda componentelor simetrice.

4. Circuite în regim permanent nesinusoidal.
Metoda seriilor Fourier. Puteri în regim periodic nesinusoidal.

5. Circuite liniare în regim tranzitoriu.
Circuite liniare de ordinul I, cu excitatie constanta. Metoda transformatei Laplace.

Bibliografie

• C. Fluerasu, Bazele electrotehnicii, Institutul Politehnic Bucuresti, 1990
• C.I. Mocanu, Teoria câmpului electromagnetic, Editura Didactica si Pedagogica, 1991
• C.I. Mocanu, Teoria circuitelor electrice, Editura Didactica si Pedagogica, 1991
• A. Nicolae, Curs de bazele electrotehnicii (vol I, II), Institutul Politehnic Bucuresti, 1990.
• M. Preda s.a., Bazele electrotehnicii (vol II), Editura Didactica si Pedagogica, 1974
• K. Simony, Electrotehnica teoretica, Editura Tehnica, 1974
• A. Timotin s.a., Lectii de bazele electrotehnicii, Editura Didactica si Pedagogica, 1962

Nota: Examenul se va desfasura în scris si va cuprinde un subiect teoretic din partea I si rezolvarea a doua probleme din partea II.

Programa examenului de Metode numerice

1. Erori în calculele numerice.
Erori de rotunjire; Erori de trunchiere; Erori inerente si propagarea lor în calculele numerice. Instabilitati numerice. Buna conditionare a problemelor.

2. Sisteme de ecuatii algebrice liniare.
Formularea problemei; Buna conditionare a matricei sistemului. Metode directe de rezolvare: algoritmul de eliminare Gauss. Rezolvarea simultana a sistemelor multiple. Inversarea matricelor. Factorizarea LU. Metode iterative de rezolvare a sistemelor liniare; metodele Jacobi, Gauss–Seidel; Suprarelaxarea succesiva.

3. Interpolarea. Extrapolarea si aproximarea functiilor.
Formularea problemei. Functia de baza; Norme si seminorme utilizate în aproximarea functiilor. Procedura Lagrange de interpolare. Fenomenul Runge. Interpolarea Cebîsev. Interpolarea si extrapolarea liniara pe portiuni. Interpolarea cu functii spline cubice. Aproximarea functiilor prin metoda celor mai mici patrate. Regresia liniara.

4. Derivarea si integrarea numerica.
Formularea problemei. Alegerea pasului de derivare numerica. Diferente finite progresive, regresive si centrate. Metoda trapezelor pentru integrarea functiilor. Metoda Simpson. Principiul Richardson.

5. Rezolvarea ecuatiilor neliniare.
Metoda înjumatatirii intervalelor. Metode iterative: iteratia simpla (principiul contractiei), metoda tangentelor (Newton), metoda secantelor. Rezolvarea sistemelor de ecuatii algebrice. Metoda Newton - Raphson.

6. Ecuatii diferentiale ordinare.
Formularea problemei. Metoda seriei Taylor. Metoda Euler - varianta explicita/implicita. Studiul stabilitatii numerice. Metodele predictor- corector.

Bibliografie

• W.S. Dorn, D.D. Cracken, Metode numerice cu programe în FORTRAN IV, Editura Tehnica, 1976
• D. Larionescu, Metode numerice, Editura Tehnica, 1989
• I. Postelnicu, Metode numerice, Editura Didactica si Pedagogica, 1993
• D. Ioan s.a., Metode numerice - Aplicatii în ingineria electrica, Universitatea “Politehnica” Bucuresti, 1995

Nota: Examenul va fi scris si va contine doua chestiuni: prima cu caracter teoretic si a doua prezentarea unui algoritm (unul din cele subliniate în programa anterioara) scris în pseudocod sau într-un limbaj de programare la alegerea candidatului (Pascal, C, Basic sau FORTRAN).

Programarea activitatii pentru primul semestru

Saptamana Ore/saptamana Activitate 0* - Alegerea disciplinelor optionale 1-7 4 curs+4 laborator Metode numerice 1-7 4 curs+4 laborator Disciplina optionala I 7 Verificare laborator Metode numerice 8 Verificare curs Metode numerice 8 Verificare Disciplina optionala I 8-14 4 proiect Metode numerice 8-14 4 curs+4 laborator Disciplina optionala II 14 Verificare proiect Metode numerice 15 Verifcare Disciplina optionala II 15 - Alegerea temei de dizertatie 15-16 - Restante verificari

Programarea activitatii pentru al doilea semestru

Saptamana Ore/saptamana Activitate 1-7 4 curs+4 laborator Proiectarea microsistemelor 1-7 4 curs+4 laborator Disciplina optionala III 7 Verificare laborator Proiectarea microsistemelor 8 Verificare curs Proiectarea microsistemelor 9 Verificare Disciplina optionala III 8-14 4 proiect Proiectarea microsistemelor 8-14 4 curs+4 laborator Disciplina optionala IV 14 Verificare proiect Proiectarea microsistemelor 15 Verificare Disciplina optionala IV 14-18 - Pregatire dizertatie 18 - Restante verificari 19 - Sustinere dizertatie