28016 - ELETTRONICA T

Conoscenze e abilità da conseguire

Fornire i fondamenti per lo studio dei circuiti e componenti elettronici, sia analogici che digitali e di potenza.

Contenuti

Introduzione al corso

• Sviluppo dell'elettronica (cenni storici)
• Prospettive future

Premesse

• Segnali analogici e digitali
• Blocchi lineari
• Blocchi non lineari

Amplificatori

• Amplificatori differenziali
• Amplificatori operazionali ideali
• Amplificatore invertente e non invertente
• Inseguitore di tensione
• Amplificatore sommatore e differenza
• Integratore
• Amplificatore differenza

Elementi di reti logiche

• Modello a scatola nera
• Segnali binari
• Configurazioni binarie
• Convertitori serie/parallelo
• Numeri binari
• Conversione decimale/binario
• Reti Combinatorie
• Algebra di Boole
• Leggi di De Morgan
• Decodificatore, multiplexer
• Half adder, Full adder, Addizionatori
• Flip-flop

Elementi di fisica dei dispositivi

• Classificazione elettrica dei materiali
• Struttura monocristallina del silicio
• Drogaggio
• Giunzione p-n

Diodo a giunzione

• Condensatore MOS
• Struttura fisica
• Funzionamento
• Caratteristica tensione-corrente
• Effetto body

Transistore MOS

• Regioni di funzionamento
• Transistori nMOS e pMOS
• Transistore a svuotamento
• Caratteristiche tensione-corrente
• Dipendenza della tensione di soglia dalla temperatura
• Simmetria
• Occupazione d'area e velocità
• Capacità interne: capacità di gate e capacità di diffusione

Cenni alla tecnologia CMOS

• Ossidazione: Chemical Vapor Deposition
• Epitassia
• Fotolitografia
• Diffusione
• Impianto ionico
• Processi CMOS nwell e twin well

Invertitore CMOS

• Principio di funzionamento
• Caratteristica ingresso-uscita
• Margine di immunità ai disturbi
• Swing logico
• Soglia logica
• Dissipazione di potenza statica e dinamica
• Tempi di salita e di discesa

Circuiti CMOS

• Vantaggi tecnologia CMOS
• Invertitore Tri-state
• Invertitore a Pass transistor
• Transfer gate CMOS: multiplexer
• Connessioni in serie/parallelo
• Fenomeni di ridistribuzione di carica
• Effetto body: impatto sulle prestazioni; strategie di progetto per limitare tale impatto

Logiche CMOS

• Progetto di gate FCMOS
• Logica pseudo nMOS: confronto con logica FCMOS.
• Logiche CMOS dinamiche e loro collegamento in cascata: logiche domino.
• Confronto logiche Domino e FCMOS
• Logiche C2MOS (Clocked CMOS) e confronto tra i vari tipi di logica
• Logica a pass-transistor

Elettronica di potenza

• Introduzione all'elettronica di potenza
• Principali dispositivi elettronici di potenza: diodi, BJT, MOSFET, IGBT, tiristori
• Convertitori AC/DC, DC/DC, DC/AC: principi di funzionamento e principali topologie circuitali
• Vincoli termici per il dimensionamento dei dispositivi di potenza

Testi/Bibliografia

Sedra, Smith “Microelectronic Circuits”, Oxford University Press, 1998
J. Rabaey, “Digital Integrated Circuits –A Design Perspective”, Prentice-Hall 1995.
J. Millman, M. Grabel, P. Terreni, Elettronica di Millman, McGraw Hill.
P. U. Calzolari, S. Graffi, Elementi di Elettronica, Zanichelli
N. Mohan, T.M. Undeland, W.P. Robbins, "Elettronica di Potenza", Ed. Hoepli

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni in aula con pc e proiettore. Le esercitazioni verteranno sull'analisi e la progettazione di semplici circuiti elettronici, con l'obiettivo di fornire allo studente le capacità di analizzare e pregettare in autonomia semplici circuiti elettronici.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La prova di accertamento è scritta. Si richiede l'analisi e/o la sintesi di un circuito elettronico, di complessità paragonabile agli schemi presi in considerazione durante le esercitazioni in aula. L'esercizio è mirato a verificare la capacità dello studente di utilizzare a fini pratici le conoscenze teoriche acquisite. La prova può anche comprendere domande che tendono ad accertare la conoscenza degli argomenti di teoria svolti durante il corso.

Strumenti a supporto della didattica

Appunti del corso

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Cecilia Metra