Proposta de máquinas de ensino-aprendizagem para transposição didática em projetos de circuitos integrados CMOS.

• Main Author: Carlos Alberto Rosa
• Other Authors: Wilhelmus Adrianus Maria Van Noije
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2008
• Subjects: Circuitos integrados MOS (projeto); Engenharia (estudo e ensino); Máquinas CMOS; Máquinas de ensino-aprendizagem; Tecnologia educacional; Transposição didática; Didactical transposition; IC design; Microelectronics education; Teaching practices; Teaching-learning machines.
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-05022009-094508/

Esse trabalho apresenta uma proposta na área de Educação em Microeletrônica que visa enriquecer práticas de ensino adotadas na área de projetos de circuitos integrados através do uso de máquinas de ensino-aprendizagem (TLM Teaching-Learning Machine) em aulas de laboratórios como instrumentos auxiliares e complementares ao ensino teórico. As TLMs propostas permitem a verificação experimental de conceitos fundamentais em VLSI Design, tais como: polarização de transistores NMOS e PMOS, inversores CMOS, curvas de transferência do inversor CMOS, implementação de diversas portas lógicas CMOS estática e dinâmica usando transistores de passagem ou portas de transmissão (NAND, NOR, AND, OR, XOR, XNOR, MUX, DECODER, Half ADDERs e Full ADDERs), Latches, Flip-flops e células de memória (RAM e ROM). A metodologia usada foi baseada em pesquisa bibliográfica, observações em sala de aula, participação em projetos didáticos, entrevistas com alunos e professores de microeletrônica. As TLMs foram construídas na forma de painéis de papelão de 100 cm x 70 cm com eletrônica embarcada ou conjuntos de módulos de circuito impresso com tamanhos A4 até A10, interligados entre si por meio de conectores, cabos elétricos padronizados e acondicionados em caixas flexíveis de borracha sintética. Considerou-se o uso combinado desses materiais com diferentes técnicas de montagens eletrônicas. No leiaute das TLMs foram considerados aspectos da interação homem-máquina (HMI) e projetos de interações por PREECE (2002), e da transposição didática de CHEVALHARD e JOSHUA (1981). Os resultados efetivos da aprendizagem usando TLMs foram obtidos por meio de uma dinâmica em sala de aula baseada no microensino em ALLEN (1967). === This paper presents a proposal in the area of Education in Microelectronics which aims to enrich the educational practices adopted in the area of integrated circuits design through the use of teaching-learning machines (TLM) in classes, laboratories as auxiliary and complementary instruments to the theoretical ones. The proposed TLMs allow the experimental verification of fundamental concepts in VLSI design, such as: NMOS and PMOS transistors biasing, CMOS inverters, transfer curves of a CMOS inverter, implementation of various static and dynamic CMOS logic using the pass-transistor or transmission gates (NAND, NOR, AND, OR, XOR, XNOR, MUX, DECODER, Half ADDERs and Full ADDERs), Latches, flip-flops and memory cells (RAM and ROM). The used methodology was based on a literature search, observations in the classroom, participation in educational projects, interview of students and professors involved with microelectronics. The TLMs were assembled in the form of paper panels, 100 cm x 70 cm embedded with electronic modules, or sets of printed circuit boards with A4 size up to A10 size, connected with each other through connectors, electrical wires and packed in synthetic rubber flexible boxes. The combined use of these materials with different techniques of electronic assemblies has been very important. The layout of TLMs concerns about the aspects of human-machine interaction (HMI) and design interactions from PREECE (2002), and the didactical transposition from CHEVALHARD and JOSHUA (1981). The effective learning results using TLMs were obtained through a dynamic in classroom based on microteaching from ALLEN (1967).