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Programma del corso di
Elettronica Digitale
Laurea Magistrale in Ingegneria Informatica
Prof. Francesco Iannuzzo
Ver. 1.1 – 5/6/2014
Anno Accademico: 2013/14
Corso: Elettronica Digitale
Docente: Francesco Iannuzzo
SSD: ING-INF/01
CFU: 9
Corso di Studi: Laurea Magistrale INF
Anno di corso: I
Semestre: 2
Tipologia delle forme didattiche e criterio per il calcolo dell'impegno orario dello studente:
Ore di:
Lezione: 40
Esercitazione: 0
Laboratorio: 32
Obiettivi formativi:
Il corso ha l'obiettivo di trasferire allo studente di laurea magistrale in ingegneria informatica le competenze specialistiche necessarie al progetto di
sistemi integrati o di sistemi complessi basati su circuiti integrati. Il taglio è di tipo misto teorico/pratico e mirato alla comprensione e
all'interpretazione del fenomeno orientate alla progettazione allo stato dell'arte di sistemi elettronici digitali. Nell'arco delle 32 ore di laboratorio,
inoltre, vengono forniti i saperi necessari all'utilizzo di moderni software CAD per la progettazione di circuiti e sistemi integrati.
Contenuti:
Introduzione al corso
Segnali digitali. Classificazione e caratterizzazione dei segnali digitali: livelli logici, tempo di salita e di discesa. Clock: frequenza, duty cycle. Jitter.
Skew.
Circuiti digitali
L'invertitore ideale. L'invertitore reale. Caratteristica di trasferimento. Parametri caratteristici statici. Stabilità dei punti di equilibrio. Potenza statica.
Potenza dinamica. Tempi di propagazione. Prodotto ritardo - potenza. Fan-in e Fan-out.
Transistore MOS
Cenni alla tecnologia. Diodo MOS: regioni di funzionamento. Transistore MOS. Regioni di funzionamento ed equazioni caratteristiche. Caratteristica
di uscita. Transcaratteristica. Effetto Early. Capacità di body del transistore MOS. Capacità di gate. Simbolo del MOSFET.
Logiche NMOS
Carico resistivo e carico attivo. Resistenza di strato. MOSFET enhancement e depletion. Logiche NMOS E-E e E-D.
Logica CMOS
MOSFET a canale P. Equazioni. Introduzione alla logica CMOS. Caratteristiche statiche, parametri caratteristici. Calcolo dei margini di rumore.
Potenza statica. Potenza dinamica. Potenza dinamica di corto circuito. Tempi di propagazione. Prodotto DP. Porte NOR e NAND. Effetto body.
Progettazione dei parametri geometrici. Porte AOI. Progettazione con tecnica AOI di funzioni arbitrarie. Stick diagram. Progettazione di porte AOI:
grafo. Cammino di Eulero. Stadi di uscita. Dimensionamento. Stadi di ingresso. Diodi integrati. Trigger di Schmitt. Porte tri-state. Reti sequenziali.
Latch. Flip-flop edge-triggered.
Logiche CMOS per VLSI e tecniche di pipelining
Logica Pseudo-NMOS. Logica CMOS ad area minima. Pass transistors. Porte AND e OR. Multiplexer a pass transistors. Logiche dinamiche a 1 fase.
Logica Domino. Logica NORA. Latch e flip-flop in logica dinamica. Flip-Flop Master-Slave. Tecniche di pipelining.
Seminario Micron su memorie non volatili (escluso dal programma d’esame)
Esercitazione: introduzione al simulatore SPICE.
Esercitazione SPICE: invertitore a switch e resistore.
Esercitazione SPICE: il MOSFET.
Esercitazione introduttiva MICRO.
Esercitazione SPICE: logica CMOS.
Esercitazione MICRO: invertitore CMOS, porte NAND e NOR.
Esercitazione SPICE/MICRO: Stadi di ingresso.
Esercitazione MICRO: porta AOI.
Esercitazione MICRO: flip-flop edge-triggered.
Esercitazione introduttiva a Quartus II: porte logiche elementari.
Esercitazione introduttiva a Quartus II: simulazioni verilog.
Esercitazione Quartus: programmazione della basetta didattica.
Esercitazione Quartus: decoder BCD/7segmenti.
Esercitazione Quartus: Contatore binario. Dimostrazione del processore NIOS II.
Testi consigliati:
a
P. Spirito, "Elettronica Digitale", 3 Ed, Lingua italiana, McGraw-Hill, 2006, ISBN: 9788838673023.
a
Jan M. Rabaey, Anantha Chandrakasan, Bora Nikolic, "Circuiti integrati digitali. L'ottica del progettista", 2 Ed., Lingua italiana,
Pearson Ed., 2005, ISBN: 887192231X.
E. Napoli, Progetto di sistemi elettronici digitali basati su dispositivi FPGA, Ed. Esculapio, 2011, ISBN: 8874884168J.
Propedeuticità obbligatorie:
Nessuna.
Propedeuticità consigliate:
Nessuna.
Modalità di accertamento del profitto:
Esame orale.
Info utili:
email:
[email protected]
telefono:
0776.299.3741
Riferimento web:
http://www.docente.unicas.it/francesco_iannuzzo didattica  corso-di-elettronica-digitale