Laurea a distanza in Ingegneria Elettronica

  Elettronica dei Sistemi Digitali Informazioni Generali | Dove Iscriversi | Piano degli Studi

Prof. Paolo Spirito
(Professore Ordinario all'Università di Napoli "Federico II")
Prof. Guido Masetti
(Professore Ordinario all'Università di Bologna)
Prof. Ugo Calzolari
(Professore Ordinario all'Università di Bologna)

40 ore di videolezioni trasmesse in televisione

Scopi

Il corso sviluppa l'analisi e la caratterizzazione elettrica dei circuiti integrati digitali, con enfasi sugli aspetti che integrano la tecnologia di realizzazione con le prestazioni statiche e dinamiche di tali circuiti. Vengono discussi, con particolare riferimento alla tecnologia CMOS le soluzioni circuitali e gli elementi di progetto delle porte logiche elementari e dei sottosistemi integrati combinatori e sequenziali più utilizzati. Vengono inoltre analizzate le architetture e i circuiti costituenti le attuali memorie a semiconduttore statiche e dinamiche.

Contenuti

- Caratteristiche statiche e dinamiche delle famiglie logiche. Richiami sulle tecnologie di realizzazione e sulle regole di progetto.
- Porte logiche elementari NMOS e CMOS. Analisi delle prestazioni statiche e dinamiche. Criteri di progetto. Dipendenza dei tempi di propagazione dal layout dei circuiti. Uso del simulatore SPICE come ausilio all'analisi e al progetto di porte logiche.
- Porte logiche bipolari. Analisi delle prestazioni statiche e dinamiche di porte logiche TTL, ECL. Margini di immunità ai disturbi e dipendenza dalla temperatura. Analisi di porte bipolari con il simulatore SPICE.
- Confronto tra prestazioni di porte logiche standard MOS e bipolari. Implementazione di circuiti logici combinatori: porte A-O-I, tri-state, logiche cablate. Circuiti di interfaccia tra famiglie logiche diverse. Analisi di circuiti combinatori con tecnologia MOS e bipolare.
- Circuiti CMOS complessi. Codificatori e decodificatori: implementazione a porte NAND e a NOR. Multiplexer e demultiplexer. Esempi di layout.
- Circuiti dinamici: pass transistors, registri a scorrimento dinamici. Circuiti Domino e NORA. Implementazioni di funzioni logiche complesse con circuiti dinamici. Analisi con SPICE di alcuni circuiti dinamici. Confronto tra logiche statiche e dinamiche.
- Circuiti sequenziali e generatori di forme d'onda. Multivibratori monostabili, bistabili e astabili CMOS. Flip-flop S/R, Master Slave, J/K, D.
- Analisi e progetto di stadi di disaccoppiamento MOS e CMOS. Logiche e buffers BiCMOS. Esempi di analisi di logiche BiCMOS con SPICE. Logiche CMOS e BiCMOS low-voltage.
- Memorie a semiconduttore. Organizzazione delle memorie. Celle per memorie RAM statiche MOS, bipolari e CMOS. Sense amplifiers di memorie RAM dinamiche. Memorie EPROM, EEPROM, memorie flash. Evoluzione delle memorie.

Testi

P. SPIRITO, Elettronica dei sistemi digitali, Editrice l'Ateneo, Napoli, 1995

P.U.CALZOLARI, G.MASSETTI, Elettronica dei sistemi digitali, II parte (Raccolta dei lucidi), Consorzio NETTUNO, Pitagora Editrice, Bologna 1997.

Materiali di supporto

Software per le esercitazioni: SPICE Vers. 5.0 DEMO

Prerequisiti

Sistemi Elettronici, Dispositivi e circuiti elettronici

Esercitazioni

Sono previste esercitazioni con l'uso del simulatore circuitale SPICE per l'analisi e il progetto dei circuiti digitali studiati.

Titoli delle videolezioni

1Presentazione del corso: Elettronica analogica e digitale; Metodologia di progetto dei sistemi digitali; Argomenti del corso; Ausili didatticiPaolo Spirito
2Porte logiche elementari: Livelli logici; Margini di rumore; Tempi di propagazione; Porte logiche NAND e NORPaolo Spirito
3Tecnologie microelettroniche: Processo fotolitografico; Processi tecnologici per circuiti integrati; Esempio di una struttura MOS; Regole di progettoPaolo Spirito
4Porte logiche NMOS (I Parte): Invertitore NMOS con carico resistivo; Invertitori NMOS con carichi attivi; Analisi staticaPaolo Spirito
5Porte logiche NMOS (II Parte): Analisi dinamica; Tracciato dell'invertitore; Progetto ad area minimaPaolo Spirito
6Porte logiche NMOS (III Parte): Tempi di propagazione; Potenza dissipata; Porte logiche NOR e NAND in tecnologia NMOSPaolo Spirito
7Porte logiche CMOS (I Parte): Tecnologia CMOS; Invertitori CMOS; Caratteristica di trasferimento e margini di rumore; Tracciato di invertitore CMOS; Analisi del comportamento dinamicoPaolo Spirito
8Porte logiche CMOS (II Parte): Tempo di propagazione; Potenza dissipata dinamica; Porte NOR e NANDPaolo Spirito
9Esercitazioni su porte NMOS: Analisi statica di invertitori NMOS; Analisi dinamica di invertitori NMOSPaolo Spirito
10Esercitazioni su porte NMOS e CMOS: Effetto della capacità di carico su porta NMOS; Analisi statica di invertitore CMOS; Analisi dinamica di invertitori CMOSPaolo Spirito
11Porte logiche bipolari (I Parte): Esercitazione SPICE su invertitori CMOS in cascata; Richiami sul transistore bipolare; Caratteristica I - V del transistore bipolare; Invertitore elementare RTLPaolo Spirito
12Porte logiche bipolari (II Parte): Analisi statica dell?invertitore RTL; Tempo di accumulo del transistore bipolare; Dinamica dell?invertitore RTLPaolo Spirito
13Porte logiche TTL (I Parte): Schema elementare di invertitore TTL; Analisi della commutazione basso - alto in uscita; Caratteristica di trasferimento dell?invertitorePaolo Spirito
14Porte logiche TTL (II Parte): Caratteristiche di ingresso e di uscita; FAN OUT della porta; Potenza dissipata statica; Dinamica dell?invertitore; Porte NAND TTL con transistore a multiemettitorePaolo Spirito
15Porte Logiche TTL (III Parte): Reti di PULL-UP e PULL-DOWN; Porte logiche TTL Schottky; Porte TTL-S ad alta velocità o a basso consumoPaolo Spirito
16Esercitazione SPICE su porte TTL: Caratteristica di trasferimento di invertitori TTL; Analisi dinamica di porte TTL; Effetto delle capacità di carico sul tempo di propagazionePaolo Spirito
17Porte logiche ECL (I Parte): Invertitore elementare in logica non saturata; Schema elettrico dell'invertitore ECL; Analisi dei livelli logiciPaolo Spirito
18Porte logiche ECL (II Parte): Margini di rumore dell'invertitore ECL; Effetti termici sui livelli logici e sui margini di rumore; Potenza dissipataPaolo Spirito
19Porte logiche ECL (III Parte) e circuiti combinatori con porte standard: Porte ECL 10k e 100k; Confronto tra le famiglie logiche CMOS, TTL ed ECL; Porte A-O-I; Porte in logica cablataPaolo Spirito
20Connessione ed interfacciamento tra porte logiche: Logica cablata "wired and" e "wired or"; Porte "tri-state"; Interfacciamento tra famiglie logiche differentiPaolo Spirito
21I circuiti CMOS complessi (I parte)Ugo Calzolari
22I circuiti CMOS complessi (II parte)Ugo Calzolari
23I circuiti CMOS dinamici (I parte)Ugo Calzolari
24I circuiti CMOS dinamici (II parte)Ugo Calzolari
25I circuiti CMOS dinamici (III parte)Ugo Calzolari
26I circuiti rigenerativi (I parte)Ugo Calzolari
27I circuiti rigenerativi (II parte)Ugo Calzolari
28I circuiti rigenerativi (III parte)Ugo Calzolari
29I circuiti rigenerativi (IV parte)Ugo Calzolari
30I circuiti rigenerativi (V parte)Ugo Calzolari
31Circuiti buffer (I parte)Guido Masetti
32Circuiti buffer (II parte)Guido Masetti
33Buffer CMOSGuido Masetti
34Buffer BiCMOSGuido Masetti
35Circuiti BiCMOS - Memorie: introduzioneGuido Masetti
36RAM staticheGuido Masetti
37RAM statiche "avanzate" - RAM dinamiche (I parte)Guido Masetti
38RAM dinamiche (II parte)Guido Masetti
39Memorie non volatili (I parte)Guido Masetti
40Memorie non volatili (II parte) - Considerazioni finaliGuido Masetti
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