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Learning objectives
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Course content
PARTE ELETTRONICA ANALOGICA:
Elettroni equivalenti per atomo; Calcolo della resistività di un materiale; Classificazione su base bande di energia di semiconduttori, isolanti e metalli; Funzione lavoro, affinità chimica e funzione di Fermi; Alcuni materiali fondamentali: silicio, germanio; I processi di drogaggio dei semiconduttori; I possibili difetti nel silicio mono-poli cristallino ed amorfo; Misura dei difetti e conseguenze dei medesimi nella conduzione elettronica; Elettroni e lacune; Equazioni fenomenologiche dei semiconduttori: drift/diffusion, continuità, quasi stazionarietà, poisson, conservazione della carica; Risposta temporale e risposta in frequenza di partitori resistivi-capacitivi-induttivi; Generatori di corrente e tensione; Ricapitolazione dei teoremi fondamentali: a) Norton e Thevenin, b) sovrapposizione, c) minima energia, d) sostituzione, e) Miller; Il rumore fondamentale nei componenti elettronici: origine e rappresentazione; Matrici :a)impedenza, b)scattering,c)a parametri ibridi,etc; Calcolo della funzione di trasferimento di alcuni quadrupoli; La giunzione p/n :carica, campo e potenziale ;espressione della corrente e grafico; Alcune applicazioni dei diodi; La capacità di giunzione, la resistenza differenziale ed il circuito equivalente per piccoli segnali; Tipi di diodi: Schottky, zener. Applicazioni; Il transistore npn e pnp. Equazione della corrente di collettore; Circuiti equivalente per piccoli segnali: calcolo del guadagno di tensione, di corrente e delle impedenze di ingresso e di uscita per le diverse configurazioni; Implicazioni sul modello derivante da segnali di frequenza elevata; Il MOSFET: equazione della corrente e modello per piccoli segnali. Circuiti equivalente per piccoli segnali: calcolo del guadagno di tensione, di corrente e delle impedenze di ingresso e di uscita per le diverse configurazioni; Il CMOSFET: funzione di trasferimento e tempo di risposta; Esempi di strutture circuitali con due transistori accoppiati.
PARTE ELETTRONICA DIGITALE:
Introduzione ai sistemi digitali: Specifica di sistemi combinatori ad alto livello. Specifica di sistemi combinatori a livello binario. Codifica e decodifica, codici. Rappresentazione binaria di numeri interi con e senza segno. Analisi di circuiti combinatori dal livello binario a livello comportamentale. Logica Booleana. Rappresentazioni canoniche di reti combinatorie (Somma di prodotti, Prodotti di somme). Caratteristiche di circuiti integrati CMOS orientati alla sintesi di sistemi combinatori. Margine di rumore. Porte Logiche architetture CMOS (NAND, NOR, XOR, AND, OR, MUX, BUFFERS, BUFFER Three state). Implementazioni basate su transistori e Transmission Gates. Modellazione del comportamento temporale. Descrizione ed analisi di reti di porte logiche. Progetto di sistemi combinatori. Reti a due livelli minime il metodo delle mappe di Karnough. Maximum Delay path per circuiti combinatori. Reti multilivello: fattorizzazione e sharing. Circuiti combinatori programmabili: FPGAs cenni, Programmable Array Logic (PAL), Programmable Logic Array (PLA). I sistemi sequenziali: Sistemi sequenziali sincroni. Analisi di circuiti sequenziali: tabella di transizione di stato, diagramma di stato, comportamento temporale di macchine a stati finiti. Analisi ad alto livello, analisi di macchine sequenziali partendo da specifica binaria (circuito). Architetture ed equazioni delle Macchine di Mealy e delle Macchine di Moore. Architettura dei flip flops: gated-latch, edge-triggered flip-flop, flip-flop tipo D, T, SR e JK. Tempi caratteristici dei Flip Flop. Analisi e sintesi di sistemi sequenziali. Parametri caratteristici sistemi sequenziali: costo, timing, massima frequenza funzionamento. Progetto di macchine sequenziali con codifica speciale degli stati: “un flip-flop per stato”, registro di stato a scorrimento (shifting state register). Convertitori A/D e D/A. Cenni ai linguaggi di descrizione dell’ hardware (VHDL).
Elettroni equivalenti per atomo; Calcolo della resistività di un materiale; Classificazione su base bande di energia di semiconduttori, isolanti e metalli; Funzione lavoro, affinità chimica e funzione di Fermi; Alcuni materiali fondamentali: silicio, germanio; I processi di drogaggio dei semiconduttori; I possibili difetti nel silicio mono-poli cristallino ed amorfo; Misura dei difetti e conseguenze dei medesimi nella conduzione elettronica; Elettroni e lacune; Equazioni fenomenologiche dei semiconduttori: drift/diffusion, continuità, quasi stazionarietà, poisson, conservazione della carica; Risposta temporale e risposta in frequenza di partitori resistivi-capacitivi-induttivi; Generatori di corrente e tensione; Ricapitolazione dei teoremi fondamentali: a) Norton e Thevenin, b) sovrapposizione, c) minima energia, d) sostituzione, e) Miller; Il rumore fondamentale nei componenti elettronici: origine e rappresentazione; Matrici :a)impedenza, b)scattering,c)a parametri ibridi,etc; Calcolo della funzione di trasferimento di alcuni quadrupoli; La giunzione p/n :carica, campo e potenziale ;espressione della corrente e grafico; Alcune applicazioni dei diodi; La capacità di giunzione, la resistenza differenziale ed il circuito equivalente per piccoli segnali; Tipi di diodi: Schottky, zener. Applicazioni; Il transistore npn e pnp. Equazione della corrente di collettore; Circuiti equivalente per piccoli segnali: calcolo del guadagno di tensione, di corrente e delle impedenze di ingresso e di uscita per le diverse configurazioni; Implicazioni sul modello derivante da segnali di frequenza elevata; Il MOSFET: equazione della corrente e modello per piccoli segnali. Circuiti equivalente per piccoli segnali: calcolo del guadagno di tensione, di corrente e delle impedenze di ingresso e di uscita per le diverse configurazioni; Il CMOSFET: funzione di trasferimento e tempo di risposta; Esempi di strutture circuitali con due transistori accoppiati.
PARTE ELETTRONICA DIGITALE:
Introduzione ai sistemi digitali: Specifica di sistemi combinatori ad alto livello. Specifica di sistemi combinatori a livello binario. Codifica e decodifica, codici. Rappresentazione binaria di numeri interi con e senza segno. Analisi di circuiti combinatori dal livello binario a livello comportamentale. Logica Booleana. Rappresentazioni canoniche di reti combinatorie (Somma di prodotti, Prodotti di somme). Caratteristiche di circuiti integrati CMOS orientati alla sintesi di sistemi combinatori. Margine di rumore. Porte Logiche architetture CMOS (NAND, NOR, XOR, AND, OR, MUX, BUFFERS, BUFFER Three state). Implementazioni basate su transistori e Transmission Gates. Modellazione del comportamento temporale. Descrizione ed analisi di reti di porte logiche. Progetto di sistemi combinatori. Reti a due livelli minime il metodo delle mappe di Karnough. Maximum Delay path per circuiti combinatori. Reti multilivello: fattorizzazione e sharing. Circuiti combinatori programmabili: FPGAs cenni, Programmable Array Logic (PAL), Programmable Logic Array (PLA). I sistemi sequenziali: Sistemi sequenziali sincroni. Analisi di circuiti sequenziali: tabella di transizione di stato, diagramma di stato, comportamento temporale di macchine a stati finiti. Analisi ad alto livello, analisi di macchine sequenziali partendo da specifica binaria (circuito). Architetture ed equazioni delle Macchine di Mealy e delle Macchine di Moore. Architettura dei flip flops: gated-latch, edge-triggered flip-flop, flip-flop tipo D, T, SR e JK. Tempi caratteristici dei Flip Flop. Analisi e sintesi di sistemi sequenziali. Parametri caratteristici sistemi sequenziali: costo, timing, massima frequenza funzionamento. Progetto di macchine sequenziali con codifica speciale degli stati: “un flip-flop per stato”, registro di stato a scorrimento (shifting state register). Convertitori A/D e D/A. Cenni ai linguaggi di descrizione dell’ hardware (VHDL).
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