FONDAMENTI DI ELETTRONICA - MOD. 2

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

1. Conoscenza e comprensione
Dimostrare conoscenza e comprensione dei vari tipi di circuiti digitali combinatori e delle tecniche di sintesi efficienti, insieme alla capacità di analizzare e progettare questi circuiti.
Comprendere i principi e le tecniche di sintesi per i circuiti digitali sequenziali semplici e dimostrare la capacità di analizzare, progettare e selezionare componenti appropriati per questi circuiti.
Acquisire conoscenza delle principali tecnologie costruttive per circuiti digitali complessi, con particolare enfasi sui circuiti programmabili.
Comprendere i diversi tipi di memorie, la loro architettura e le loro applicazioni nei sistemi di elaborazione.

2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Applicare la conoscenza dei circuiti digitali per progettare circuiti combinatori e sequenziali efficienti che affrontano sfide pratiche.
Progettare e implementare circuiti digitali, determinando le loro principali figure di merito e le scelte dei componenti.

3. Autonomia di giudizio
Valutare criticamente le prestazioni e l’efficienza dei progetti di circuiti digitali sia combinatori che sequenziali, riconoscendo potenziali errori attraverso un’analisi critica dei metodi applicati.
Valutare la selezione dei componenti nella progettazione dei circuiti digitali, considerando il loro impatto sulla funzionalità e sulle prestazioni del circuito.

4. Abilità comunicative
Comunicare informazioni tecniche in modo efficace, utilizzando una terminologia appropriata sia in forma scritta che orale, per un pubblico di specialisti e non specialisti.
Interagire in modo rispettoso e costruttivo con il docente e i colleghi, in particolare durante i lavori realizzati in gruppo.

5. Capacità di apprendimento
Sviluppare solide capacità di apprendimento indipendente relative alla progettazione e sintesi dei circuiti digitali.
Prendere appunti completi, selezionando e organizzando le informazioni in base alla rilevanza e alla priorità nel contesto dei circuiti combinatori e sequenziali.
Dimostrare autonomia nella raccolta e sintesi di dati rilevanti per la progettazione dei circuiti digitali, assicurandosi così a un apprendimento permanente e alla risoluzione di problemi in contesti tecnologici avanzati.

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.

- A. S. Sedra and C. K. Smith “Microelectronic Circuits” (ita. Circuiti per la microelettronica), 8th Edition, Oxford Univ. Press, 2019.
- Richard C. Jaeger e Travis N. Blalock "Microelettronica", McGraw-Hill Education, 2018.

Il raggiungimento degli obiettivi dell'insegnamento viene valutato attraverso le esercitazioni assegnate (“assignments”) durante il corso (massimo +3/30) e un esame scritto. L'esame scritto è composto da 2-3 problemi simili a quelli svolti in classe e durante il lavoro di gruppo e permette di raggiungere 30/30. Gli “assignments” e la prova scritta, se superata, hanno validità di un anno accademico. Durante il compito non è consentito l'uso di appunti, libri o altro materiale didattico. L'esame orale è facoltativo: su richiesta dello studente o su precisa richiesta del docente per valutare in maniera più esaustiva la preparazione dello studente. Il colloquio orale consiste in un paio di domande teoriche sugli argomenti trattati a lezione e nella risoluzione di un esercizio simile a quelli della prova scritta. L’orale può variare il voto dello scritto fino a ±4/30. Si ricorda che il voto finale è unico per i due moduli e sarà calcolato come la media fra i due voti conseguiti.

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 la progettazione e valutazione delle prestazioni di circuiti digitali.
Tramite la piattaforma “Moodle” di Ateneo, verranno resi disponibili: 1) Il materiale didattico scritto dal docente e proiettato durante le lezioni, 2) il materiale per l'approfondimento di specifici argomenti trattati a lezione.

Questo insegnamento tratta argomenti connessi alla macroarea "Cambiamento climatico e energia" e concorre alla realizzazione dei relativi obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile