Lo scopo del corso è quello di illustrare i principali circuiti elettronici utilizzati nell'elaborazione numerica di dati e segnali, nonchè di descrivere e far comprendere i parametri che permettono di quantificare le loro prestazioni statiche e dinamiche. Particolare attenzione viene dedicata ai problemi di interfacciamento elettrico tra circuiti e tra sistemi.

Parallelamente alle normali attività, gli studenti sono coinvolti nello sviluppo di un progetto finale, loro assegnato ad inizio corso e sviluppato via via durante le lezioni.

Durante la prova di esame gli studenti sono chiamati a relazionare sul progetto.

• Introduzione. Segnali analogici e segnali digitali. Memorizzazione dei segnali. Principio delle conversioni A/D e D/A;
• logiche combinatorie: Algebra di Boole, leggi di DeMorgan e Shannon, mappe di Carnough, sintesi logica, ottimizzazione, sintesi automatica, VHDL;
• sistemi digitali a componenti discreti e circuiti integrati: problematiche dei processi di integrazione su chip;
• package dei circuiti integrati: le interconnessioni ed i pad di I/O;
• circuiti combinatori tipo: decodificatori, codificatori, multiplexer e demultiplexer, switc logici, half/full adder, parity checker;
• l’inverter reale: transcaratteristica inverter RTL, concetto di margine di rumore, fanout. Potenza dissipata e calcolo del fanout;
• porte TTL: transistor multi-emitter, TTL Low power, TTL Shottky, pull-down attivo;
• cenni sulla famiglia ECL, alimentazione negativa, potenza dissipata;
• il transistor MOS. Porte CMOS. Transcaratteristica dell’inverter CMOS. Margini di rumore. Potenza dinamica di switching e di Corto Circuito. Strategie di Progettazione low power;
• interfacciamento tra famiglie logiche, dispositivi per l’interfacciamento con il mondo analogico, comparatori, Trigger di Schmitt. Power-on reset, watchdog;
• multivibratori astabili, monostabili e bistabili. L’integrato 555;
• latch, Flip-Flop SR, JK, MS, D, T. Contatori asincroni e sincroni;
• memorie a semiconduttore: ROM, RAM statiche e dinamiche, NWRAM, il FAMOS;
• organizzazione di banchi di memoria.

Il corso, oltre alla parte teorica sviluppata in aula, prevede una serie di esperienze di laboratorio sui seguenti argomenti:

• progettazione, realizzazione e testing di un decoder;
• inverter RTL: misure sperimentali sui tempi di propagazione ed i margini di rumore;
• nand TTL: misure sperimentali sui tempi di propagazione ed i margini di rumore;
• progettazione e realizzazione di multivibratori astabili ed astabili con il 555;
• oscillatore a Sweep di frequenza con 555.

Testi consigliati:

 J. Millman, A. Grabel, Microelectronics, Mac-Graw Hill, 1987

 
Dispense a cura del docente e datasheet di dispositivi distribuiti durante il corso