Obiettivi formativi
Conoscenza e comprensione: conoscere i principi di funzionamento dei principali dispositivi a semiconduttore e le tipologie di circuiti digitali elementari. Comprendere le metodologie elementari di analisi e progettazione. Riconoscere i limiti di prestazione derivanti dalla natura fisica dei dispositivi. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: risolvere problemi elementari di analisi e progettazione di circuiti digitali. Autonomia di giudizio: individuare le tipologie di dispositivo e circuitali più appropriate per la risoluzione di problemi, date le specifiche funzionali.
Prerequisiti
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Contenuti dell'insegnamento
Introduzione ai sistemi elettronici.
Fondamenti sui dispositivi a semiconduttore
Introduzione ai circuiti fondamentali digitali ed analogici
Programma esteso
I materiali semiconduttori: definizioni, caratteristiche e proprietà fondamentali.
La giunzione pn, il transistore bipolare, il transistore MOSFET: principi di funzionamento e modelli matematici comportamentali.
Caratteristiche generali dei circuiti digitali, definizioni, principali parametri e cifre di merito.
Margini di immunità ai disturbi, proprietà rigenerative. Ritardi di propagazione e tempi caratteristici.
Cenni alla famiglia logica RTL.
Famiglialogica cMOS.
Il transistore MOS come interruttore: logiche a pass-transistor e transmission-gate.
Problemi di interfacciamento: circuiti di ingresso/uscita, buffer.
Amplificatore differenziale e amplificatore operazionale ideale. Applicazioni principali: amplificatore invertente e non, sommatore, sottrattore, integratore, derivatore, inseguitore. Trigger, circuiti bistabili e astabili. Cenni alla conversione A/D e D/A.
Cenni alle memorie a semiconduttore: architettura di principio e classificazione funzionale.
Bibliografia
J.M. Rabaey: "Digital Integrated Circuits, a Design Perspective", Prentice Hall
Millman, Grabel: Microelettronica, McGraw-Hill.
R. Menozzi, “Appunti di Elettronica”, Pitagora.
Metodi didattici
Il corso è suddiviso in:
-lezioni orali
-attività di esercitazione, consistenti nella risoluzione guidata di semplici problemi di analisi e progetto.
Modalità verifica apprendimento
La prova finale dell’esame consiste in:
- un esame scritto, consistente nella risoluzione di due problemi di analisi e progetto di circuiti elementari. Durante la prova scritta, allo studente è consentita la consultazione di testi e appunti. È inoltre ammesso l’utilizzo di calcolatrici (anche programmabili). La valutazione della prova scritta prevede una classificazione in 4 fasce e determina l’ammissione alla successiva prova orale e l’eventuale limitazione del voto finale. Le fasce sono: B (Buono: ammissione alla prova orale, senza limitazione sul voto finale), S (Sufficiente: ammissione alla prova orale, con limitazione del voto finale a 28/30) , I (Incerto: ammissione alla prova orale, con limitazione del voto finale a 26/30), N (Non ammesso alla prova orale). La soglia per l’ammissione (fasce B,S,I) richiede approssimativamente il completamento del 50% della prova scritta, con risultati valutabili su entrambi gli esercizi.
- un esame orale: la prova verte sulla discussione degli elementi teorici in programma. In particolare, vengono formulate due domande (di pari impatto sulla valutazione finale), di cui una relativa ai fondamenti sui dispositivi a semiconduttore, l’altra relativa alla teoria dei circuiti digitali.
Altre informazioni
Il materiale didattico e di supporto alle lezioni è disponibile sul sito http://elly.dii.unipr.it/
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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