Obiettivi Formativi

Fornire allo studente una visione globale dell’Elettronica moderna, delle metodologie di analisi e di progetto dei circuiti elettronici digitali, dei dispositivi e tecnologie per la realizzazione dei moderni circuiti integrati. Sviluppare la capacità di analizzare e progettare, a livello di dispositivo e tecnologia, sistemi logici relativamente complessi in modo analitico e attraverso l’utilizzo di strumenti numerici CAD. Favorire lo sviluppo dell’autonomia dello studente nella scelta della migliore soluzione architetturale e/o tecnologica del problema sotto esame. Favorire la capacità di esprimersi con adeguato linguaggio ai fini della corretta comunicazione delle scelte tecniche adottate e dei risultati ottenuti. Sviluppare l’autonoma capacità di aggiornamento in un settore, come quello delle tecnologie elettroniche per applicazioni digitali, che è caratterizzato da rapida e costante evoluzione tecnologica.

Metodi didattici

Il corso è composto di lezioni (teoria), esercitazioni in aula ed esercitazioni al calcolatore. Le lezioni si svolgono attraverso la proiezione di slide e materiale didattico messo a disposizione dal docente. Le esercitazioni al calcolatore riguardano la simulazione e progettazioni di circuiti digitali.

Prerequisiti

Reti elettriche lineari; Reti logiche combinatore e sequenziali.

Verifiche dell'apprendimento

L'esame consiste in una prova scritta, seguita da una prova orale opzionale. Durante la prova scritta si chiede di eseguire lo svolgimento di tre esercizi entro il tempo limite di tre ore. Durante la prova scritta è consentito esclusivamente l’uso di cancelleria e della calcolatrice personale. I fogli ed eventuali formulari sono forniti dal docente. La valutazione della prova scritta è comunicata agli studenti utilizzando indicatori di qualità: insufficiente (<18/30), sufficiente (18-21/30), discreto (22-24/30), buono (25-27/30), ottimo (28-30/30). Il voto finale è espresso in trentesimi e tiene conto della valutazione ottenuta durante la prova scritta e durante la prova orale. Nel caso in cui lo studente decida di non sostenere la prova orale, la valutazione complessiva finale è pari a 18/30, qualunque sia la valutazione (almeno sufficiente) della prova scritta.

Programma del Corso

INTRODUZIONE: Evoluzione storica dell’Elettronica. Concetti e metodologie principali per la risoluzione delle reti elettriche lineari. Il simulatore circuitale PSPICE. ELETTRONICA DELLO STATO SOLIDO: Elementi di Elettronica dello stato solido: elettroni e lacune, mobilità, drogaggio, conduzione deriva/diffusione. Processi tecnologici per la fabbricazione dei circuiti integrati: realizzazione dei substrati, epitassia e crescita, ossidazione, fotolitografia, diffusione e impiantazione ionica. Resistenza di substrato. IL DIODO A GIUNZIONE PN: cenni di elettronica dello stato solido, modello corrente-tensione, modello SPICE, metodologia di analisi nei circuiti. IL TRANSISTOR MOSFET: cenni di elettronica dello stato solido, modello corrente-tensione, effetti capacitivi, modello SPICE, metodologia di analisi nei circuiti. INTRODUZIONE ALL’ELETTRONICA DIGITALE: Richiami di algebra booleana, porte logiche ideali, definizione dei livelli logici e margini di rumore, riposta dinamica (tempi di salita, discesa, ritardo di propagazione), dissipazione di potenza statica e dinamica. PORTE LOGICHE NMOS: analisi e progetto dell’invertitore elementare con carico resistivo e carico attivo, effetti della saturazione di velocità, porte logiche NMOS elementari e layout, porte logiche complesse e layout, effetti capacitivi e comportamento dinamico. Porte logiche PMOS. PORTE LOGICHE CMOS: tecnologia e layout dell’invertitore CMOS, caratteristiche statiche e margini di rumore, comportamento dinamico e dissipazione di potenza. Porte logiche elementari e complesse. Circuiti di buffer. La porta di trasmissione CMOS. Circuito bistabile. Latchup. MEMORIE MOS E CIRCUITI SEQUENZIALI: memorie ad accesso casuale, celle di memorie statiche, celle di memoria dinamiche, amplificatori di lettura, decodificatori di indirizzo, memorie a sola lettura, memorie flash. CIRCUITI LOGICI BIPOLARI: tecnologie RTL, TTL e BiCMOS.