DIGITAL ELECTRONICS

Anno accademico 2022/2023 - Docente: Gaetano PALUMBO

Risultati di apprendimento attesi

Il corso ha l’obiettivo di introdurre lo studente alla conoscenza dei principali circuiti e blocchi elementari necessari alla realizzazione dei sistemi digitali (sistemi che oggi rappresentano la maggior parte dei sistemi e degli apparati elettronici). In particolare, sarà affrontata la realizzazione con diversi aprocci

metodologici e topologici di:

- porte logiche;

- circuiti sequenziali;

- blocchi elementari di tipo combinatorio;

- blocchi elementari di tipo sequenziali.

Durante il corso si acquisiranno le metodologie sia per l'analisi che la progettazione dei circuiti digitali

sopra indicati, tenendo anche conto dell'uso di tecnologie CMOS moderne a canale submicrometrico. In

particolare

- Conoscenza e comprensione: lo studente sarà in grado di comprendere l'implementazione e il

funzionamento dei vari circuiti digitali, non esclusivamente solo quelli oggetto del corso.

- Capacità di applicare conoscenza e comprensione: lo studente sarà in grado sia di ricavare i

modelli che di progettare circuiti digitali indipendentemente dalla specifica tecnologia utilizzata.

- Autonomia di giudizio: lo studente sarà in grado selezionare in piena autonomia le soluzioni

topologiche e le scelte progettuali più adeguate in funzione dell'applicazione.

- Abilità comunicative e Capacità di apprendimento: A completamento del corso ci si attende che lo

studente acquisirà la capacità di veicolare ai propri interlocutori, in modo chiaro e compiuto, le

conoscenze acquisite e sarà anche in grado di rielaborare le conoscenze per estenderle a situazioni non

esplicitamente trattate, essendo anche in grado di apprendere in autonomia.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Il corso è prevalentemente articolato in: 

  • lezioni frontali in cui vengono presentati gli argomenti teorici; 
  • esercitazioni in cui la teoria trattata è applicata a situazioni realistiche. 

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Prerequisiti richiesti

le conoscenze preliminari richieste per affrontare lo studio di tale corso sono rappresentate dalle nozioni di base di elettronica. In particolare, è necessaria la conoscenza del funzionamento dei dispositivi MOS e possibilmente anche Bipolari, oltre che ai concetti elementari inerenti l'analisi e la progettazione di semplici circuiti elettronici analogici. Tutti contenuti, comunque, che sono generalmente acquisiti durante un primo corso di elettronica (in cui si affrontano anche tematiche di elettronica analogica) in una laurea di primo livello. 

Frequenza lezioni

La frequenza delle lezioni è fortemente consigliata, in quanto l'interazione tra il docente e gli studenti che si instaura in aula, da un lato consente di accelerare l'acquisizione dei contenuti da parte degli studenti; dall'altra permette di affrontare in modo più dettagliato e approfondito i diversi argomenti rispetto a quanto riportato nei libri o nel materiale didattico.

Contenuti del corso

  • Introduzione alla modellistica dei MOS a canale corto e cenni di Layout. 
  • Caratterizzazione dei circuiti digitali.
  • Famiglie logiche in tecnologia CMOS: statiche, dinamiche e a porte di trasmissione . 
  • Dissipazione di potenza nei circuiti digitali. 
  • Circuiti logici in corrente con tecnologia Bipolare e CMOS. 
  • Circuiti sequenziali. 
  • Registri. 
  • Contatori. 
  • Oscillatori. 
  • Generatori di impulsi. 
  • Trigger di Schmitt. 
  • Memorie a semiconduttore.

Testi di riferimento

1. J. Rabaey, A. Chandrakasan, B.Nikolic, Digital Integrated Circuits (2° edition), Prentice Hall, 2003 

2. N. Weste, D. Harris, CMOS VLSI Design (3° edition), Addison Wesley, 2004. 

3. M. Alioto, G. Palumbo, Model and Design of Bipolar and MOS Current-Mode Logic (CML, ECL and SCL Digital Circuits), Kluwer Academic Publisher, 2005. 

4. M. Alioto, E. Consoli, G. Palumbo, Flip-Flop Design in Nanometer CMOS (High Speed to Low Energy), Springer, December 2014. 

ALTRO MATERIALE DIDATTICO La piattaforma studium.unict.it contine il materiale didattico (slide utilizzate durante buona parte degli argomenti trattati durante il corso e articoli da utilizzare per approfondire lo studio di un paio di argomenti). 

Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Modellistica dei dispositivi 1, 2
2Caratterizzazione dei circuiti digitali1, 2
3Famiglie logiche in tecnologia CMOS1, 2
4Circuiti logici in corrente con tecnologia Bipolare e CMOS3
5Circuiti sequenziali1, 2, 4
6Registri, contatori, multivibratori e Triggerslide lezione
7Memorie1

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO 

L'esame finale è costituito da una prova scritta ed una prova orale. La prova scritta prevede due semplici esercizi (affini a quelli già trattati durante il corso), da svolgere in un'ora senza l'uso di libri o appunti. La valutazione positiva dello scritto necessita la risoluzione di entrambi gli esercizi. La prova orale prevede tre domande su tre distinti argomenti del corso. La valutazione finale dell'esame tiene conto sia della valutazione ottenuta nello scritto e di quella ottenuta nella parte orale. 

N.B. Qualora le condizioni lo dovessero richiedere, la verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata, per via telematica.

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