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 ¡

• nline ¡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 ¡

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

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 ¡

• ver ¡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 ¡

• f ¡voltage ¡levels ¡in ¡the ¡analog ¡input. ¡

11 ¡

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

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

From ¡the ¡course ¡outline: ¡Textbook ¡

20 ¡ 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.) ¡ ¡

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 ¡

Next ¡Lecture ¡

• Number ¡systems: ¡decimal, ¡binary, ¡octal, ¡and ¡
• hexadecimal. ¡
• Related ¡material ¡in ¡Harris ¡& ¡Harris ¡(our ¡course ¡

textbook): ¡pages ¡1 ¡to ¡19. ¡

• You ¡can ¡find ¡lecture ¡slides ¡posted ¡on ¡Steve ¡

Norman’s ¡ENEL ¡353 ¡Web ¡page; ¡prin3ng ¡a ¡copy ¡ and ¡bringing ¡them ¡to ¡the ¡lecture ¡is ¡highly ¡ recommended! ¡

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