ENEL 353 Fall 2013 Lecture Sec3on 2 Lecture #1 Monday, - PowerPoint PPT Presentation

ENEL ¡353 ¡Fall ¡2013 ¡Lecture ¡Sec3on ¡2 ¡ Lecture ¡#1 ¡ Monday, ¡9 ¡September, ¡2013 ¡ Steve ¡Norman, ¡PhD, ¡PEng ¡ Electrical ¡& ¡Computer ¡Engineering ¡ Schulich ¡School ¡of ¡Engineering ¡

Today’s ¡Lecture ¡ • Introduc3on ¡to ¡ENEL ¡353 ¡ • Course ¡policies ¡ 2 ¡

ENEL ¡353: ¡Course ¡Instructors ¡ • This ¡lecture ¡sec3on, ¡tutorial ¡sec3on ¡T02, ¡lab ¡ sec3ons ¡B03 ¡and ¡B04: ¡Steve ¡Norman ¡… ¡ hPp://www.enel.ucalgary.ca/People/Norman/ ¡ • Course ¡coordinator, ¡lecture ¡01, ¡tutorial ¡T01, ¡ labs ¡B01 ¡and ¡B02: ¡Norm ¡Bartley ¡… ¡ hPp://www.enel.ucalgary.ca/People/Norm/ ¡ 3 ¡

When ¡do ¡tutorials ¡and ¡labs ¡start? ¡ • There ¡are ¡NO ¡tutorials ¡or ¡labs ¡this ¡week. ¡ • Tutorials ¡start ¡Tuesday, ¡September ¡17. ¡ • Labs ¡start ¡the ¡week ¡of ¡Monday, ¡September ¡23 ¡ Monday, ¡September ¡16. ¡(Correc3on ¡made ¡ around ¡6:30pm, ¡Sunday, ¡Sept. ¡8.) ¡Check ¡the ¡ online ¡lab ¡schedule ¡to ¡find ¡exact ¡dates ¡for ¡ your ¡lab ¡periods. ¡ ¡ 4 ¡

ENEL ¡353: ¡ Digital ¡Circuits ¡ • What ¡does ¡the ¡word ¡ digital ¡mean? ¡ • One ¡way ¡to ¡explain ¡it ¡is ¡to ¡contrast ¡ analog ¡ informa3on ¡with ¡ digital ¡informa3on. ¡ • Let’s ¡use ¡audio ¡recording ¡as ¡an ¡example. ¡ 5 ¡

A ¡microphone ¡converts ¡sound ¡(varia3on ¡in ¡air ¡pressure) ¡ to ¡a ¡3me-­‑varying ¡electrical ¡voltage ¡… ¡ 6 ¡

Analog ¡informa3on ¡ • The ¡microphone ¡output ¡is ¡an ¡example ¡of ¡an ¡ analog ¡signal: ¡a ¡physical ¡quan3ty ¡ varying ¡ con+nuously ¡as ¡a ¡func3on ¡of ¡ +me ¡or ¡ space . ¡ • In ¡this ¡example, ¡the ¡voltage ¡varies ¡as ¡a ¡ func3on ¡of ¡ +me . ¡ ¡ 7 ¡

Analog ¡recording: ¡Audio ¡tape ¡ • The ¡microphone ¡output, ¡with ¡suitable ¡ amplifica3on, ¡can ¡be ¡used ¡to ¡modify ¡the ¡ magne3za3on ¡of ¡iron ¡oxide ¡molecules ¡on ¡the ¡ surface ¡of ¡an ¡audio ¡tape. ¡ • The ¡magne3za3on ¡of ¡the ¡tape ¡is ¡an ¡ analog ¡ signal: ¡the ¡magne3za3on ¡varies ¡ spa+ally , ¡as ¡a ¡ func3on ¡of ¡distance ¡from ¡the ¡start ¡of ¡the ¡tape. ¡ 8 ¡

Analog ¡recording: ¡Vinyl ¡records ¡ • We’re ¡going ¡to ¡skip ¡a ¡lot ¡of ¡steps ¡here ¡… ¡!!! ¡ • Star3ng ¡with ¡audio ¡tape, ¡complicated ¡ analog ¡ electrical ¡and ¡mechanical ¡equipment ¡is ¡used ¡ to ¡create ¡a ¡metal ¡ stamper , ¡which ¡can ¡be ¡used ¡ over ¡and ¡over ¡to ¡press ¡an ¡ analog ¡groove ¡into ¡ each ¡of ¡thousands ¡of ¡soe ¡vinyl ¡disks. ¡ 9 ¡

Playback ¡of ¡vinyl ¡records ¡ • A ¡needle ¡in ¡a ¡turntable ¡follows ¡the ¡groove ¡in ¡a ¡ vinyl ¡record ¡as ¡the ¡record ¡spins. ¡ • Vibra3ons ¡in ¡the ¡needle ¡generate ¡a ¡voltage, ¡ which ¡can ¡be ¡amplified ¡to ¡drive ¡speakers ¡to ¡ make ¡varia3ons ¡in ¡air ¡pressure, ¡which ¡we ¡hear ¡ as ¡sound. ¡ ¡ 10 ¡

Digital ¡informa3on ¡ • A ¡ digital ¡signal ¡is ¡nothing ¡more ¡than ¡a ¡ sequence ¡of ¡numbers . ¡ • How ¡can ¡a ¡digital ¡signal ¡be ¡created ¡from ¡an ¡ analog ¡signal, ¡such ¡as ¡a ¡microphone ¡output? ¡ An ¡ analog-­‑to-­‑digital ¡converter ¡circuit ¡ generates ¡numbers ¡corresponding ¡to ¡ samples ¡ of ¡voltage ¡levels ¡in ¡the ¡analog ¡input. ¡ 11 ¡

A-­‑to-­‑D ¡conversion ¡of ¡CD-­‑quality ¡audio ¡samples ¡the ¡ input ¡44,100 ¡3mes ¡per ¡second ¡… ¡ 12 ¡

Digital ¡audio ¡is ¡just ¡a ¡list ¡of ¡numbers! ¡ ¡ • The ¡first ¡20 ¡samples ¡might ¡be ¡14745, ¡13942, ¡ 11781, ¡8564, ¡4729, ¡778, ¡-­‑2798, ¡-­‑5597, ¡-­‑7352, ¡ -­‑7970, ¡-­‑7534, ¡-­‑6273, ¡-­‑4513, ¡-­‑2619, ¡-­‑926, ¡314, ¡ 969, ¡1038, ¡636, ¡-­‑36. ¡ • For ¡audio ¡playback, ¡these ¡numbers ¡have ¡to ¡be ¡ fed ¡into ¡a ¡ digital-­‑to-­‑analog ¡converter ¡ which ¡ will ¡produce ¡a ¡high-­‑quality ¡ approxima+on ¡of ¡ the ¡original ¡analog ¡voltage. ¡ ¡ 13 ¡

Ones ¡and ¡Zeros ¡ • Digital ¡informa3on ¡is ¡usually ¡recorded ¡using ¡ only ¡two ¡symbols: ¡1 ¡and ¡0. ¡ • 1 ¡some3mes ¡goes ¡by ¡other ¡names, ¡such ¡as ¡ ON, ¡TRUE, ¡HIGH, ¡or ¡SET. ¡ • Similarly, ¡0 ¡has ¡other ¡names, ¡such ¡as ¡OFF, ¡ FALSE, ¡LOW, ¡or ¡CLEAR. ¡ • Numbers ¡are ¡represented ¡as ¡sequences ¡of ¡1’s ¡ and ¡0’s. ¡For ¡example ¡14745 ¡might ¡be ¡recorded ¡ as ¡0011 ¡1001 ¡1001 ¡1001 ¡on ¡a ¡CD ¡or ¡disk ¡drive. ¡ 14 ¡

Digital ¡systems ¡are ¡everywhere! ¡ • Computers! ¡ • Audio! ¡S3ll ¡images! ¡Video! ¡ • Wired ¡and ¡wireless ¡voice ¡and ¡data ¡networks! ¡ • Machines ¡using ¡1’s ¡and ¡0’s ¡to ¡communicate ¡ with ¡other ¡machines: ¡consumer ¡products, ¡ transporta3on ¡systems, ¡industrial ¡equipment, ¡ medical ¡equipment, ¡… ¡ 15 ¡

ENEL ¡353: ¡Course ¡Content ¡ • This ¡course ¡is ¡about ¡the ¡very ¡basics ¡of ¡working ¡ with ¡1’s ¡and ¡0’s. ¡ • It’s ¡about ¡descrip3on, ¡analysis, ¡and ¡design ¡of ¡ electronic ¡circuits ¡that ¡have ¡1’s ¡and ¡0’s ¡as ¡ inputs, ¡and ¡more ¡1’s ¡and ¡0’s ¡as ¡outputs. ¡ ¡ 16 ¡

ENEL ¡353 ¡Web ¡pages: ¡ make ¡sure ¡you ¡can ¡find ¡them! ¡ • The ¡MAIN ¡page ¡is ¡managed ¡by ¡Norm ¡Bartley: ¡ enel.ucalgary.ca/People/Norm/Enel353/ ¡ • Your ¡lecture ¡instructor ¡also ¡has ¡a ¡course ¡page: ¡ enel.ucalgary.ca/People/Norman/enel353fall2013/ ¡ This ¡page ¡will ¡be ¡used ¡mostly ¡to ¡post ¡lecture ¡slides. ¡ • Both ¡pages ¡are ¡EASY ¡to ¡find ¡by ¡typing ¡ enel ¡353 ¡fall ¡2013 ¡ into ¡Google. ¡ • There ¡will ¡also ¡be ¡some ¡important ¡informa3on ¡on ¡ the ¡course ¡ Blackboard ¡pages. ¡ 17 ¡

Read ¡the ¡course ¡outline! ¡ • There’s ¡a ¡link ¡to ¡it ¡on ¡the ¡main ¡course ¡web ¡ page. ¡ • This ¡document ¡has ¡important ¡informa3on, ¡ such ¡as ¡LEARNING ¡OUTCOMES, ¡GRADING ¡ POLICY, ¡and ¡TEXTBOOK ¡INFORMATION. ¡ ¡ 18 ¡

From ¡the ¡course ¡outline: ¡ Grading ¡Policy ¡ Component ¡ Weight ¡ A ¡mark ¡of ¡35% ¡or ¡higher ¡on ¡ the ¡final ¡exam ¡is ¡needed ¡to ¡ Assignments ¡ 0% ¡ pass ¡the ¡course ¡as ¡a ¡whole. ¡ ¡ Quizzes ¡ 15% ¡ The ¡course ¡instructors ¡ reserve ¡the ¡right ¡to ¡reduce ¡ Lab ¡Work ¡ 15% ¡ this ¡threshold ¡of ¡35% ¡if ¡it ¡is ¡ Midterm ¡Test ¡ 20% ¡ judged ¡aeer ¡marking ¡the ¡ final ¡exam ¡that ¡the ¡final ¡ Final ¡Exam ¡ 50% ¡ exam ¡was ¡more ¡difficult ¡ TOTAL ¡ 100% ¡ than ¡intended. ¡ 19 ¡

From ¡the ¡course ¡outline: ¡Textbook ¡ We ¡will ¡follow ¡this ¡ textbook ¡very ¡closely ¡ and ¡ you ¡will ¡ need ¡it ¡for ¡ ENCM ¡369 ¡in ¡Winter ¡ 2014! ¡By ¡it ¡once, ¡use ¡it ¡ for ¡ two ¡courses! ¡ ¡ (Bonus: ¡It ¡has ¡some ¡great ¡ background ¡material ¡for ¡ some ¡third-­‑year ¡ courses.) ¡ ¡ 20 ¡

From ¡the ¡course ¡outline: ¡ Assignments, ¡Quizzes ¡and ¡Labs ¡ ¡ • You ¡will ¡be ¡given ¡regular ¡ assignments ¡of ¡ problems ¡from ¡the ¡textbook. ¡You ¡won’t ¡hand ¡ in ¡solu3ons, ¡but ¡can ¡check ¡your ¡work ¡against ¡ posted ¡solu3ons. ¡ • Five ¡of ¡the ¡tutorial ¡periods ¡will ¡be ¡used ¡for ¡ quizzes . ¡ • Each ¡lab ¡sec3on ¡will ¡complete ¡ four ¡lab ¡ sessions ; ¡check ¡the ¡main ¡course ¡Web ¡page ¡for ¡ details. ¡ 21 ¡