Università degli Studi di Lecce - Facoltà di Ingegneria

Corso di Laurea di primo livello in Ingegneria Informatica (Teledidattico)

Corso di Elettronica 2

Marco Panareo

Scopi

Nella prima parte, il corso intende offrire una ampia panoramica dei concetti di base dell'elettronica digitale, enfatizzando gli aspetti tecnologici della disciplina; nella seconda parte sono mostrati gli approcci circuitali generalmente adoperati per l'interfacciamento tra dispositivi analogici e digitali e i principi della conversione analogico-digitale e digitale-analogico. Numerosi esempi in cui sono adoperati dispositivi reali mettono in luce le tipiche applicazioni delle nozioni teoriche proposte.

PROGRAMMA

 1.      Transistor in commutazione

Richiami sul funzionamento dei transistor BJT e MOSFET, transistor in commutazione, parametri inerenti l'uso in commutazione, esempi. Comportamento dinamico dei transistor in commutazione, ritardi, tempi di salita e di discesa, accumulo di cariche in base, giunzioni Schottky.

 2.      Famiglie logiche

Parametri statici dei circuiti logici, livelli logici di tensione, collegamento tra porte logiche, compatibilità,  margine di rumore, correnti di ingresso e di uscita. Circuiti logici TTL, CMOS e ECL, la serie 54/74, esempi. Confronto tra famiglie logiche. Interfacciamento statico, metodo del FAN-IN/FAN-OUT, esempi. Tecniche costruttive. La struttura di un circuito integrato, esempi: gli invertitori logici CMOS e TTL; schema di una porta logica, stadi di uscita e di ingresso, ingressi con isteresi; esempi, porta NAND CMOS e TTL. Trasmission gate, wired logic. Parametri temporali delle porte logiche, interfacciamento dinamico, esempi.

 3.      Circuiti combinatori e sequenziali

Segnali digitali, porte logiche elementari; potenza dissipata e velocità di operazione, confronto tra famiglie logiche. Risposta di una porta reale, glitch. Esempio di funzione logica complessa: decodificatore per display. Porte combinatorie complesse, buffer, multiplexer/demultiplexer, codificatori/decodificatori, addizionatori, comparatori, moltiplicatori, ALU. Elementi di ritardo e di memoria, flip-flop, metastabilità, latch, trasparent latch; caratteristiche dinamiche, setup-time, hold-time. Sincronizzazione, pipe-line. Registri. Reti di ritardo digitali. Contatori; contatori ad anello, contatori sincroni e asincroni, macchine a stati finiti. Circuiti di memoria, classificazione; elementi di memoria, aspetti tecnologici; struttura interna; temporizzazione, esempi. Logiche programmabili, la ROM come elemento di logica programmabile; programmazione; funzioni logiche cablate; esempio: full-adder; celle d'uscita, macrocelle. PAL commerciali, FPGA, esempi.

 4.      Circuiti di interfacciamento e ausiliari

Comparatori di soglia, comparatori con isteresi, esempi di progetto. Oscillatori a rilassamento, generatore di onde quadre e triangolari, esempi di progetto; oscillatore a onda quadra. Interfacciamento tra circuiti analogici e digitali, comparatori open-collector, esempio. Circuiti monostabili, monostabili rigenerativi. Generatori astabili.

 5.      Conversione A/D e D/A

La conversione analogico-digitale, risoluzione, errore di quantizzazione, rapporto segnale/rumore; la conversione digitale-analogico. Il campionamento, l'aliasing, condizione di Nyquist. Struttura di un sistema di conversione, filtraggio antialiasing e correzione sinx/x, l'oversampling. Circuiti di sample/hold, interruttori analogici. Caratteristica dei convertitori D/A, errori. Circuiti per la conversione D/A, convertitori potenziometrici, convertitori a grandezze pesate, rete R-2R. Caratteristica dei convertitori A/D, errori. Circuiti per la conversione A/D, convertitore flash, convertitore ad approssimazioni successive, convertitore a tracking, convertitore a rampa. 

VIDEOLEZIONI DEL CONSORZIO NETTUNO

Dalla n. 1 alla n. 29 escluse la n. 17 e la n. 18.

TESTI CONSIGLIATI

Millman, Grabel, Microelettronica, McGraw-Hill, Milano;

Specifications and Architectures of Sample-and-Hold Amplifiers, National Semiconductor Application Note 775, July 1992;

Specifying A/D and D/A Converters, National Semiconductor Application Note 156, February 1976;

M. Panareo, Conversione A/D e D/A, Dispensa disponibile presso la segreteria.

DATE E ARGOMENTI DELLE ESERCITAZIONI DI LABORATORIO

A.A 2003-2004:

Per tutte le esercitazioni, è prevista la redazione di una relazione scritta, anche di gruppo, da consegnare prima dello svolgimento dell'esame.

MODALITA' DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME

L’esame si articola in due prove, la prima delle quali può essere una prova scritta svolta in aula in un tempo specificato o, in alternativa, il progetto e la successiva simulazione col programma PSpice (o equivalenti) di un circuito elettrico adoperante dei dispositivi descritti nel corso; l’argomento del progetto può essere proposto dallo studente o, in alternativa, dal docente. Il progetto e la corrispondente simulazione devono essere riportati in un elaborato scritto da consegnarsi, anche in formato elettronico, prima dell'esame.  La prima prova va, pertanto, concordata col docente almeno 15 giorni prima della data dell'esame, sia per quanto riguarda la modalità di svolgimento, sia per l’eventuale definizione del circuito elettronico da progettare. La seconda prova è orale e comprende la discussione dell’elaborato relativo all’eventuale progetto e la discussione delle relazioni scritte corrispondenti alle esercitazioni svolte in laboratorio più eventuali domande pertinenti al corso.

FAQ

PROGETTI

In questa sezione sono raccolti alcuni dei progetti sviluppati dagli studenti nell'ambito dei corsi di Elettronica 1 (teledidattico), Elettronica 2 (teledidattico) e di Elettronica Analogica 2.

MATERIALE DIDATTICO

Valori standard dei componenti

Data sheet