ELETTRONICA DEI SISTEMI DIGITALI

a.a. 2009-2010 Programma del corso di:
ELETTRONICA DEI SISTEMI DIGITALI (CFU 5) [Es, ITs]
MUTUATO DA: Elettronica dei Sistemi Digitali (CFU 9) [EL]
DOCENTE: Andrea Scorzoni
DOCENTI COLLABORATORI: Pisana Placidi, Bruno Fringuelli
OBIETTIVI:
Capacità di progettazione dell’elettronica di semplici circuiti digitali; abilità nella risoluzione di
problemi di interfacciamento fra circuiti logici; capacità di orientarsi nella scelta della famiglia
logica, delle interfacce e del tipo di memoria da impiegare in un circuito digitale; conoscenza di
base dei circuiti logici programmabili e dei microcontrollori; comprensione dei principali dati
presenti nei cataloghi di dispositivi elettronici digitali integrati.
CONTENUTI:
Unità didattica n.1: Elettronica digitale (30 ore)
Circuiti per l’elaborazione di segnali digitali: principi operativi e cifre di merito. Caratterizzazione
statica: livelli logici e livelli elettrici, funzione di trasferimento, margini di rumore.
Caratterizzazione dinamica: ritardo di propagazione. Prodotto ritardo-consumo. Il transistore MOS:
richiami, principi di funzionamento in regime stazionario. Equazioni approssimate della corrente.
Analisi delle principali non-idealità: modifica della tensione di soglia, effetto body. Comportamento
in regime dinamico: capacità associate al transistore MOS. L’invertitore nMOS e CMOS. Logiche
CMOS statiche, logiche a porte di trasmissione (pass-transistor, transmission gate). Famiglie
logiche CMOS. Cenni sulle famiglie logiche bipolari, sugli stadi di ingresso e di uscita TTL e sul
BiCMOS. Interfacciamento fra diverse famiglie. Esempi di memorie a semiconduttore volatili e non
volatili: ROM, RAM, FLASH. Esempi di circuiti a logica programmabile: PLA, PAL, CPLD.
Cenni sui multivibratori realizzati mediante timer 555.
Unità didattica n.2: Introduzione all’uso del microcontrollore e alle interfacce seriali di
comunicazione (15 ore).
Introduzione all’architettura e alle funzionalità di un microcontrollore dotato di core ARM7: I/O,
interrupt, bus. Protocolli seriali, interfacce RS232, RS485, I2C, cenni sulla SPI. Esercitazioni
guidate di laboratorio basate sul linguaggio C. Verranno utilizzati software open source e schede di
sviluppo basate su ARM7.
PREREQUISITI:
Analisi matematica I e II, Fisica generale I e II, Teoria dei circuiti, Dispositivi e Circuiti Elettronici.
È preferibile aver seguito Fondamenti di Circuiti elettronici.
TESTI CONSIGLIATI:
Dispense a cura del docente. Dispense su FPGA per il laboratorio di informatica.
TESTI INTEGRATIVI:
J.F. Wakerly, Digital design: principles and practices, Prentice-Hall International Editions.
P. Spirito, Elettronica Digitale 3/ed, Mc Graw-Hill.
R. C. Jaeger, Elettronica Digitale (ex Microelettronica), Mc Graw-Hill.
J. Rabaey, A. Chandrakasan, B. Nicolic, Circuiti integrati digitali - L'ottica del progettista, 2a ed.,
Pearson-Prentice Hall.
D.A. Hodges, H.G. Jackson, Analysis and design of digital integrated circuits, McGraw-Hill Int.
Editions.
B Riccò, F. Fantini, P. Brambilla, Introduzione ai circuiti integrati digitali, Zanichelli-Telettra.
E. Taub, D. Schilling, Elettronica integrata digitale, Gruppo Editoriale Jackson.
P. Cappelletti, C. Golla, P. Olivo, E. Zanoni, Flash Memories, Kluver Academic Publishers..
MODALITÀ DI VERIFICA DEL PROFITTO:
Prova scritta, costituita da n. 10 domande a risposta multipla sulle Unità Didattiche n. 1 e n. 2,
tempo a disposizione: 40 minuti. (punteggio: +1 = risposta corretta, 0 = nessuna risposta, -0.5
= risposta errata), -5/10 ≤ Punteggio parziale ≤ 10/10. La correzione delle domande avviene
immediatamente dopo la prova. Soglia minima per proseguire l’esame: 5/10.
Prova orale, che inizia da una discussione dei risultati delle 10 domande a risposta multipla.
Il punteggio complessivo della prova d’esame viene stabilito in base ai risultati della prova scritta e
della prova orale. Di norma la prova orale si svolge entro una settimana dalla data della prova
scritta, con un certo grado di elasticità per tenere conto di eventuali altri appelli in cui sarà
impegnato lo studente.