69773 - PROGETTO DI CIRCUITI ELETTRONICI

Anno Accademico 2022/2023

  • Docente: Marco Tartagni
  • Crediti formativi: 6
  • SSD: ING-INF/01
  • Lingua di insegnamento: Italiano
  • Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza
  • Campus: Cesena
  • Corso: Laurea in Ingegneria elettronica per l'energia e l'informazione (cod. 8767)

    Valido anche per Laurea in Ingegneria biomedica (cod. 9082)

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente è in grado di analizzare i limiti imposti dalla realizzazione tecnologica, a componenti discreti o integrati, sulle funzionalità del sistema. In particolare, lo studente è in grado: 1 - di analizzare circuiti elettronici operanti in regime di retroazione e progettare oscillatori elettronici 2 - di valutare i limiti critici fondamentali della comunicazione dei segnali nei sistemi elettronici implementati su scheda o su circuito integrato; 3 - di progettare i circuiti elettronici sapendo individuare le scelte architetturali sulla base della implementazione tecnologica.

Contenuti

  • Introduzione al corso. Ripasso dei sistemi lineari, linearita' tempo invarianza.
  • Ripasso del concetto di equazione caratteristica, autovalori e autovettori di un sistema lineare. Esempi.
  • La caratteristica quasi statica e i suoi limiti. Ripasso di sistemi non lineari e distorsione armonica. I circuiti RC e CR visti dal punto di vista fisico energetico e con l'equazione caratteristica.
  • Ancora sulle non-linearita' e guadagni delle armoniche.
  • Richiami di sistemi retroazionati. La retroazione nei circuiti elettronici. Esempi con l'amplificatore non-invertente. Introduzione a LTSpice.
  • Esempi con l'amplificatore invertente.
  • Concetto di stabilita' dei sistemi elettronici retroazionati.
  • Margine di fase e margine di ampiezza. Commenti su esempi pratici di datasheet.
  • Slew rate.
  • Ancora esempi progettazione su datasheet. Teoria di base degli oscillatori quasi sinusoidali. Modello e criterio di Barkhausen.
  • Metodo della funzione descrittiva. Esempio di analisi di un oscillatore quasi sinusoidale. Esempio di calcolo della funzione descrittiva
  • Ancora sulla differenza tra equazione carateristica e condizione di Barkhausen. Discussione sulla "condizionedi innesco".
  • Oscillatoreponte di Wien. Oscillatori a sfasamento. Oscilatori a bipoli anomali.
  • Oscillatori a bipoli a resistenza negativa. Esempio dell'oscillatore a coppia differenziale incrociata.
  • Oscillatori al quarzo (XCO).
  • Bistabile ad operazionale. Il latch come bistabile. Astabile ad operazionale. Monostabile con 2 NOR. Astabile con 2 inverter in cascata.
  • Resistenze di linee di trasmissione. Capacita' di linee. Effetto del fringing field. Equazioni caratteristiche. Effetti di scaling della tecnologia.
  • Tempi di ritardo di linee di trasmissione. Linea RC distribuita. Costanti di tempo caratteristiche. Linea distribuita con effetti RLCG.
  • Equazioni dei telegrafisti. Impedenza caratteristica della linea. Linea LC distribuita.
  • Coefficiente di riflessione. Diagrammi reticolo.
  • Tempi di ritardo di linee costituite da capacita' e resistenze distribuite. Concetti di approssimazione di reti a costanti concentrate e distribuite.
  • Effetti delle induttanze ai pin. Condensatori di disaccoppiamento. Progettazione germica dei circuiti elettronici.
  • Il processo di fabbricazione dei circuiti stampati (PCB). PCB avanzati e multilayer. Packaging elettronico.
  • La conversione Sigma-Delta
  • Esempi di retroazione in elettronica: LDO e superbuffer.
  • Concetto di Phase Locked Loop (PLL)

 


Testi/Bibliografia

H.B. BAKOGLU CIRCUITS INTERCONNECTIONS AND PACKAGING FOR VLSI ADDISON-WESLEY 1990 S. HALL G. HALL J. MCCALL HIGH-SPEED DIGITAL SYSTEM DESIGN WILEY 2000

Digital Integrated Circuits, by Jan M. Rabaey, Anantha Chandrakasan, and Borivoje Nikolic, Prentice Hall

D. Johns, K. Martin, Analog Integrated Circuit Design, Wiley, 1997

A. SEDRA, K. SMITH, "Microelectronic Circuits" 4-th edition , Oxford Press, 1998


Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

  1. L’esame di fine corso mira a valutare il raggiungimento dell'obiettivo didattico:
    - Saper progettare circuiti elettronici in regime di retoazione e linee di trasmissione adeguate al regime dei segnali

L'esame consiste in due valutazioni che avvengono durante un colloquio orale individuale, dalla durata di 45-60m. La prima valutazione avviene sul programma mediante due o tre domande specifiche sugli argomenti. La seconda valutazione avviene sul progetto vero e proprio che potra' essere esposto direttamente su un computer portatile oppure mediante stampa di una relazione. Il progetto consiste nel verificare mediante il simulatore SPICE alcune relazioni teoriche spiegate a lezione, a scelta dello studente.

Strumenti a supporto della didattica

Lezioni frontali

Orario di ricevimento

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