FONDAMENTI DI ELETTRONICA - MOD. 1

Insegnamento obbligatorio per la laurea triennale in Ingegneria Fisica, collocato al secondo periodo didattico del III anno. L'insegnamento e' focalizzato sugli argomenti base dell'Elettronica Digitale, affrontando e approfondendo le varie tematiche legate al progetto di circuiti digitali. Sono studiati gli aspetti piu' importanti dei sistemi digitali, partendo dalle considerazioni di base sui circuiti elementari fino all'analisi dei sistemi complessi di elaborazione.

- Conoscenze dei vari tipi di circuiti digitali combinatori e delle tecniche di sintesi efficienti; capacita' di analisi e di progetto dei vari circuiti;
- Conoscenze dei vari tipi di circuiti digitali sequenziali semplici e complessi e delle tecniche di sintesi corrispondenti; capacita' di analisi e progetto di circuiti sequenziali e scelta dei componenti.
- Conoscenze delle principali tecnologie realizzative di circuiti digitali complessi, con particolare enfasi sui circuiti programmabili.
- Conoscenze delle diverse tipologie di memorie, della loro architettura e del loro uso nei sistemi di elaborazione.

Il corso prevede la conoscenza di conoscenza di base di teoria dei circuiti, dei dispositivi a semiconduttore e di algebra booleana.

PORTE LOGICHE IN TECNOLOGIA CMOS: Inverter CMOS, parametri caratteristici dei circuiti digitali, calcolo dell'energia dissipata durante la commutazione, fan-in, fan-out, sintesi delle porte logiche tramite il metodo della pull-up/pull-down network.
LOGICA SEQUENZIALE: Latch realizzato con inverter, flip-flop S/R in tecnologia CMOS, flip-flop di tipo D e D edge triggered.
MEMORIE A SEMICONDUTTORE: Struttura a matrice delle memorie, ROM e PROM a MOS, memoria SRAM e DRAM, principio di funzionamento del decoder degli indirizzi (wired NOR), memorie EPROM e EEPROM.

Elenco esemplificativo delle lezioni:
1 Intro al corso e all'elettronica digitale
2 Elettronica digitale e numeri binari
3 Algebra booleana e porte logiche - 1
4 Algebra booleana e porte logiche - 2
5 Moduli combinatori - 1
6 Moduli combinatori - 2
7 Invertitore: margine di rumore, tempo di propagazione, potenza dissipata, fan-in fan-out - 1
8 Invertitore: margine di rumore, tempo di propagazione, potenza dissipata, fan-in fan-out - 2
9 Transistor MOSFET review: modello statico
10 Transistor MOSFET review: modello dinamico
11 Tecnologia MOS e scaling
12 Invertitore NMOS con carico resistivo
13 Invertitore NMOS con carico attivo: svuotamento
14 Risposta dinamica NMOS e potenza dissipata
15 Esercizi invertitore NMOS carico resistivo e a svuotamento
16 Inverter CMOS: comportamento statico
17 Inverter CMOS: comportamento dinamico
18 Inverter CMOS: Potenza e prodotto ritardo-potenza
19 Porte logiche CMOS
20 Esercizi CMOS
21 Circuiti bistabili: latch SR
22 Flip flop sincronizzati: flip flop JK
23 Flip flop D
24 Memorie

- Microelettronica, Richard C. Jaeger, Travis N. Blalock, McGraw-Hill Education, 2018
- CMOS digital integrated circuits, Kang, Sung-Mo, and Yusuf Leblebici, Tata McGraw-Hill Education, 2003.
- Sedra&Smith_Circuiti-per-la-microelettronica

Il raggiungimento degli obiettivi dell'insegnamento viene valutato attraverso la partecipazione alle attività e alle esercitazioni assegnate durante il corso e un esame finale scritto. L'esame scritto finale è composto da problemi simili a quelli svolti in classe durante il lavoro di gruppo. Durante il compito non è consentito l'uso di appunti, libri e altro materiale didattico. Un fac-simile del compito sarà reso disponibile. L'esame orale é facoltativo (su richiesta dello studente) o su precisa richiesta dell'insegnante per valutare in maniera più esaustiva la preparazione dello studente. Durante il corso ci saranno degli assignment da svolgere a casa ed in gruppo che potranno contribuire ( a discrezione del docente valutarne il peso) al voto finale.

scritto e orale

Il corso si svolgerà attraverso lezioni in classe frontali. Si cercherà di dare ampio spazio allo svolgimento di esercizi per facilitare l'apprendimento dei concetti fondamentali e della comprensione dei parametri principali per il deisgn e valutazione delle performance di circuiti digitali.