ELETTRONICA DIGITALE
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2014/2015
- Docente
- PIERO OLIVO
- Crediti formativi
- 9
- Periodo didattico
- Secondo Semestre
- SSD
- ING-INF/01
Obiettivi formativi
- Il corso rappresenta il primo insegnamento di Elettronica digitale ed esamina gli elementi di base di un sistema digitale dal punto elettrico, trattando l'informazione come corrente o tensione.
L'obiettivo principale del corso consiste nel fornire agli studenti le basi per affrontare lo studio dei sistemi digitali complessi e delle loro interconnessioni con i vincoli imposti dalle prestazioni richieste in termini di costo, velocità, occupazione d'area, immunità ai disturbi. Prerequisiti
- E' necessario avere acquisito ed assimilato le conoscenze fornite dai corsi di "Analisi e sintesi dei circuiti digitali" e "Teoria dei Circuiti"
Contenuti del corso
- Elettronica digitale e analogica - Sistemi digitali -
Differenza tra elettronica analogica e digitale - Livelli di operatività di un sistema: sistema, scheda, integrato e diversi livelli di astrazione - Elementi costitutivi (a livello scheda: singoli circuiti integrati; a livello chip:blocchi logici elementari) - Problematiche di progettazione per i diversi livelli di astrazione - Cenni sull'evoluzione della progettazione custum, semicustom, FPGA - Differenza tra situazione ideale a caso reale - Incremento delle problematiche di signal integrity - Elementi di fisica e tecnologia dei semiconduttori
Proprietà dei circuiti digitali elementari
Parametri di confronto (costo, prestazioni, affidabilità,...) - Caratteristiche I/O - Caratteristiche dinamiche - Consumo di potenza
Panoramica sulle famiglie logiche
Cenni sulle famiglie TTL - Lettura data sheet
Circuiti CMOS
Invertitore CMOS - Funzionamento "a relè" - Cenni sul funzionamento del transistore MOS - Caratteristica statica, soglia logica, dimensionamento - Consumo di potenza - Gate FCMOS
Commutazione e trasmissione di segnali
Diverse problematiche tra scheda e chip - Carico capacitivo concentrato - Transitori dei circuiti CMOS - Dimensionamento circuiti CMOS - Confronto tra NAND e NOR CMOS - Reti RC distribuite - Buffer - Linee di trasmissione (modello circuitale per linee di trasmissione, discontinuità) - Applicabilità del modello delle linee di trasmissione - Adattamento - Linee di fan-out e bus
Rumore nei sistemi digitali
Commutazione simultanea - Oscillazioni sulle alimentazioni - Caduta ohmica sulle piste di alimentazione - Crosstalk
Multivibratori
Monostabile CMOS - Astabile CMOS - Schmitt trigger
Conversione A/D e D/A
Teoria della conversione -Caratteristiche generali dei convertitori - Convertitori D/A (con resistori di peso binario, con rete a scala R-2R). Convertitori A/D (a doppia rampa, a conteggio, a successive approssimazioni, parallelo) - Filtro antialiasing di ingresso - Circuito di Sample&Hold
Memorie
Caratteristiche memorie - Organizzazione memorie - Decoder - Memorie ad accesso casuale - Celle SRAM - Lettura/scrittura SRAM - Celle DRAM - Lettura/scrittura DRAM - Memorie a prevalente lettura e memorie non volatili: evoluzione e classificazione. ROM, EPROM, OTP, EEPROM, FLASH NOR e FLASH NAND
Simulazione circuitale
Introduzione a Spice - Esercitazioni di laboratorio Metodi didattici
- Lezioni teoriche/esercitazioni.
Modalità di verifica dell'apprendimento
- L’esame è diviso in 3 parti.
Una prova a quiz (domande a risposa multipla o soluzioni di esercizi numerici) su tutti gli argomenti trattati nel corso e sui concetti fondamentali dei corsi di Analisi e sintesi dei circuiti digitali e Teoria dei circuiti. La prova ha lo scopo di valutare lo studio della materia e la comprensione degli argomenti di base e ha carattere di selezione (lo studente che non mostri una sufficiente conoscenza degli argomenti non è ammesso alle prove successive.
Una simulazione di un semplice circuito digitale mediante il programma SPICE, con l’obiettivo di valutare se lo studente ha la capacità di comprendere il dimensionamento e le prestazioni di un circuito digitale.
Una prova orale nella quale non sarà valutata tanto l'abilità nel "ripetere" qualche argomento trattato a lezione, quanto la capacità di collegare e confrontare aspetti diversi trattati durante il corso. Testi di riferimento
- Appunti forniti dal docente.
Argomenti specific possono essere approfonditi sui seguenti testi.
1. J.M. Rabaey, A. Chandrakasan, B. Nikolic; Digital Integrated Circuits; Prentice Hall, 2nd edition, 2003 (Testo adottato per il corso di Elettonica dei sistemi digitali)
2. W. J. Dally, J. W. Poulton; Digital System Engineering; Cambridge University Press, 1998
3. H.B. Bakoglu; Circuits, Interconnections, and Packaging for VLSI; Addison- Wesley, 1990
