Obiettivi Formativi

MOD. Elettronica dei sistemi digitali: Comprendere i concetti fondamentali per la realizzazione di circuiti elettronici che possano svolgere funzioni logiche nella prospettiva del progetto full custom di un dispositivo digitale. MOD. Elettronica II: Fornire allo studente una conoscenza approfondita degli amplificatori operazionali e delle loro applicazioni (lineari e non lineari) fondamentali.

Learning Goals

MOD. Digital systems electronics: provide students with fundamental concepts for the realization of electronic circuits for the implementation of logic functions in the perspective of the full custom design of a complex digital system. MOD. Electronics II: students with skills about operational amplifiers and their fundamental (linear and non-linear)applications.

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni.

Teaching Methods

Lessons and exercise.

Prerequisiti

Conoscenza di: BJT, MOSFET, Diodi, teoria dei circuiti.

Prerequisites

Expertise in: BJT, MOSFET, Diode, circuit theory

Verifiche dell'apprendimento

Prove in itinere durante lo svolgimento del corso; esame finale consistente in una prova scritta e una prova orale.

Assessment

Midterm exams; final exam consisting of written and oral tests.

Programma del Corso

MOD. Elettronica dei sistemi digitali: Introduzione; Concetti generali, Definizioni fondamentali: livelli logici, caratteristica di trasferimento, margini di rumore, ritardo di propagazione, potenza dissipata, prodotto ritardo potenza. Circuiti logici digitali CMOS. Circuiti logici pseudo-NMOS. Transmission gate. Logica ECL. Logica BiCMOS. Circuiti di memoria: latch e flip flop. Flip flop SR. Flip flop D. RAM statica e RAM dinamica. ROM. EPROM. Progettazione VLSI. Software Electric. MOD. Elettronica II: Amplificatori differenziali: studio dell'amplificatore differenziale a transistori bipolari. Guadagno differenziale e di modo comune; rapporto di reiezione al modo comune (CMRR). L'amplificatore differenziale come blocco costruttivo fondamentale per la realizzazione di amplificatori operazionali. Circuiti reazionati: Elementi di teoria dei quadripoli. Parametri z,y,h,g. Impedenza di ingresso e di uscita. Guadagni di tensione e corrente. L'impiego della reazione nei circuiti elettronici lineari. Il teorema di scomposizione come strumento di analisi e sintesi di circuiti reazionati. Configurazioni elementari di amplificatori reazionati: tensione-serie, tensione-parallelo, corrente-serie, corrente-parallelo. Amplificatori ideali: definizione, condizioni sui parametri di quadripolo e relazione con il teorema di scomposizione. Criteri per l'applicazione del teorema di scomposizione. Calcolo del guadagno e delle impedenze di ingresso e di uscita di amplificatori reazionati. L'amplificatore operazionale come blocco fondamentale per la sintesi di circuiti in reazione. L'amplificatore operazionale ideale. Caratteristiche ai terminali di amplificatori operazionali reali con compensazione a polo dominante. Prodotto guadagno banda. Circuiti ad amplificatori operazionali e circuiti non lineari per il trattamento dei segnali: Principio del corto circuito virtuale. Amplificatore invertente, amplificatore non invertente, sommatore, amplificatore differenziale, amplificatore per strumentazione. Amplificatore di corrente, amplificatore transresistivo e transconduttivo. Circuito integratore e differenziatore. Circuiti sfasatori. Amplificatore bifase. Oscillatori lineari. Principio di Barkhausen. Oscillatore a rete di sfasamento e oscillatore a ponte di Wien. Comparatore. Comparatore rigenerativo. Generatori di forme d'onda: circuito monostabile e astabile. Generatore di onde triangolari. Oscillatore controllato in frequenza. NE 555.

Course Syllabus

MOD. Digital Systems Electronics: Introduction. Basic definitions: logic levels, transfer curve, noise margins, propagation delays, dissipated power, power delay product. CMOS logic circuits. Pseudo-NMOS logic circuits. Transmission gate. ECL logic circuits. BiCMOS logic circuits. Memory and advanced digital circuits: latch, flip flop SR, flip flop D, RAM, ROM, EPROM. VLSI design. "Electric" CAD tool. Mod. Electronics 2: Differential Amplifiers Linear electronic systems: differential amplifier employing BJTs. Differential gain, common mode gain, common mode rejection ratio (CMRR). Differential amplifier as a fundamental block of operational amplifier. Feedback circuits Two-ports networks theory. Z, Y, H, G parameters. Input and output impedance. Voltage and current gain. Feedback theory applied to the study of linear circuits. “Network Cut-Insertion” theorem as an analysis and synthesis tool of feedback circuits. Stability of feedback circuits. Elementary configurations of feedback amplifiers: shunt-series, shunt-shunt, series-series, series-shunt. Ideal amplifiers: definition, conditions on the two-ports networks parameters and relation with the decomposition theorem. Criteria for the application of the decomposition theorem. Calculation of gain, input and output impedance in feedback circuits. Dominant pole compensation. Gain- bandwidth product. Operational amplifier circuits Virtual short circuit approximation. Inverting configuration, non inverting configuration, adder, differential amplifier, instrumentation amplifier. Current amplifier, transresistance amplifier, transconductance amplifier. Integrator and differentiator circuit. Phase shifting circuit. Two-phase amplifier. Linear oscillators. Barkhausen criterion. Phase shifting network oscillator, Wien bridge oscillator. Comparators. Schmidt trigger. Astable multivibrator, triangular waveform generator. Voltage controlled oscillator (VCO). NE555.