28651 - ELETTRONICA T-A

Conoscenze e abilità da conseguire

Il corso si propone di fornire le conoscenze di base sui processi di fabbricazione e sul funzionamento dei dispositivi elettronici elementari, nonché sull’analisi dei circuiti analogici e digitali.

Contenuti

- Descrizione del funzionamento del transostore n-MOS. Regioni di funzionamento ed equazioni costitutive. Descrizione del funzionamento del transistore p-MOS. Regioni di funzionamento ed equazioni costitutive. Descrizione del funzionamento dell'invertitore n-MOS con carico resistivo. Caratteristica statica e consumo di potenza. Descrizione del funzionamento dell'invertitore p-MOS con carico resistivo. Caratteristica statica e consumo di potenza.

-Descrizione del funzionamento dell'invertitore CMOS. Regioni di funzionamento dei transistor, calcolo delle correnti e della caratteristica statica ingresso-uscita. Analisi del consumo di potenza. Analisi del comportamento in transitorio dell'invertitore CMOS. Calcolo della durata del transitorio di salita e di discesa. Componenti parassiti del transistore nMOS e pMOS: calcolo della capacità di ingressi dell'invertitore CMOS.

-Metodo di progetto di un buffer CMOS al fine minimizzare il ritardo di propagazione.

-Accenni alla teoria dei segnali: segnale analogico, segnale digitale e segnale binario. Proprietà di un codice binario: sistema di numerazione, lunghezza di un numero binario. Conversione da decimale a binario. Conversione da binario a decimale. Operazioni sui numeri binari: addizione, sottrazione, moltiplicazione, divisione e complemento a due.

-Descrizione del funzionamento dei convertitori Analogico/Digitale e Digitale/Analogico.

-Automi a stati finiti e reti combinatorie e tabelle di verità. Reti combinatorie elementari: NOT, AND, OR, XOR, EQUIV.Realizzazione CMOS dei gate logici NAND e NOR e loro proprietà.

-Proprietà dei circuiti digitali: costo, capacità di ingresso, fan-out, ritardo di propagazione,consumo di potenza, prodotto ritardo consumo, margine di immunità ai disturbi.

-Gate Fully CMOS: caratteristiche generali delle reti di Pull-Up e Pull-Down. Topologia dei gate, analisi e sintesi delle funzioni logiche. Equivalenza dei transistori MOS connessi in serie ed in parallelo. Tempi di commutazione e dimensionamento dei MOSFETs nei gate Fully CMOS.

-Logiche dinamiche a precarica e valutazione. Sensibilità ai disturbi: charge sharing. Requisiti per la messa in cascata di stadi di logica dinamica.Logiche dinamiche a due fasi e logiche Domino.

- Introduzione all'algebra di commutazione: variabili logiche ed espressioni logiche.Sintesi di funzioni logiche basata sulle espressioni canoniche SP e PS.Reti di costo minimo. Schemi a ritardo e complessità minimi. Rappresentazioni di funzioni su mappe. Mappe di Karnaugh: regole di adiacenza e raggruppamenti. Copertura ed espressioni normali. Analisi di una rete mediante mappe di Karnaugh. Espressioni minime SP e PS mediante raggruppamenti.

- Reti con NAND e con NOR. Analisi di reti formate solo da NAND. Sintesi di reti combinatorie a NAND.

-Modello delle reti logiche programmabili. Circuito decoder, multiplexer e demultiplexer.

-L'unità di elaborazione ALU. Addizione binaria: circuiti sommatori. Realizzazione di un Full-Adder. Full-adder realizzato mediante half-adder o multiplexer.Descrizione del funzionamento di un circuito sommatore a propagazione del riporto. Sommatore parallelo e sommatore a selezione del riporto. Circuito sottrattore.Funzionamento di un moltiplicatore: moltiplicatore seriale a propagazione del riporto e moltiplicatore parallelo. Moltiplicatore seriale carry save.Circuito comparatore.

-Circuiti combinatori e circuiti sequenziali. Sistemi digitali sincroni e asincroni. Realizzazione stati del Latch di tipo D.Realizzazione del latch D con porte logiche NOR e in retroazione con NOT.Connessione a pass-transistor per il trasferimento del segnale. Problemi di trasferimento delle tensioni alte con transistor nMOS e delle tensioni basse con transistor pMOS.Latch D realizzato con circuito bistabile a 2 NOT e pass-transistor. Circuiti a campionamento su un fronte del clock.

-Realizzazione master-slave del Flip-flop D. Realizzazione statica con circuito bistabile e dinamica a due fasi.

-Introduzione alle memorie. Classificazione delle memorie: memorie volatili e non volatili. Struttura a matrice con decodificatori di riga e colonna. Descrizione del funzionamento della cella SRAM a 6 transistor.Lettura e scrittura di una cella SRAM. Descrizione del funzionamento del sense amplifier di memorie SRAM. Stuttura della cella DRAM.Lettura e scrittura di una cella DRAM. Il fenomeno della ridistribuzione di carica. Il sense amplifier in meorie DRAM. Differenze tra memorie SRAM e DRAM.

-Introduzione alle memorie non volatili. ROM, PROM e memorie Flash. Architettura NOR e NAND della matrice.Funzionamento della memoria Flash, inizezione di elettroni nel floating gate. Endurance e Data retention della memoria.

-Introduzione agli amplificatori differenziali: utilizzo all'interno del sense amplifier delle memorie RAM. Definizione di ingresso differenziale e di modo comune, di guadagno di modo comune e differenziale. Rapporto di reiezione di modo comune.L'amplificatore operazione. OPAMP in configurazione invertente. OPAMP in configurazione non invertente. Proprietà della retroazione, guadagno ad anello chiuso.Principio del corto circuito virtuale. Circuiti con operazionali: integratore, derivatore.

Testi/Bibliografia

R. Laschi, Reti Logiche, Progetto Leonardo, 1994. B. Riccò, F. Fantini, P. Brambilla, Introduzione ai circuiti digitali integrati, 1991. P. Spirito, Elettronica Digitale, McGraw-Hill, 2006.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Elena Gnani