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MICROELETTRONICA

Corso Ingegneria Elettrica ed Elettronica LM-29
Curriculum Automazione Industriale
Orientamento Orientamento unico
Anno Accademico 2021/2022
Crediti 12
Settore Scientifico Disciplinare ING-INF/01
Anno Primo anno
Unità temporale Secondo semestre
Ore aula 96
Attività formativa Attività formative caratterizzanti

Canale unico

Docente RICCARDO CAROTENUTO
Collaboratore Fortunato PEZZIMENTI
Obiettivi Il corso di Microelettronica riguarda l’approfondimento dello studio dei circuiti elettronici per l’elaborazione del segnale analogico e digitale. In particolare, lo studente acquisirà la conoscenza della tecnologia CMOS e i passi fondamentali del processo di fabbricazione. Inoltre lo studente acquisirà le tecniche per la generazione di segnali sinusoidali e per il trattamento di segnali analogici utilizzando circuiti di condizionamento e filtri attivi. Conoscenze sugli stadi di potenza e sui principali circuiti per la conversione analogico-digitale completano la questa parte del corso.

Conoscenza e comprensione: a seguito del superamento dell’esame, lo studente conosce i principi fondamentali di funzionamento dei circuiti elettronici analogici e digitali per il processamento di segnale. Conosce le tecniche di analisi di circuiti complessi digitali e analogici.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione: a seguito del superamento dell’esame, lo studente è in grado di analizzare e progettare circuiti analogici e digitali e per la generazione ed il condizionamento di segnali. Inoltre è in grado di analizzare il comportamento di circuiti elettronici sia analogici che digitali, con riferimento alla letteratura.

Autonomia di giudizio: per il superamento dell'esame lo studente deve rispondere autonomamente a domande teoriche, analitiche e progettuali a risposta libera ed è quindi portato a sviluppare autonomia di giudizio sulla completezza, la profondità e la correttezza delle risposte liberamente fornite.

Abilità comunicative: è in grado di illustrare le motivazioni teoriche e tecniche che sono alla base delle proprietà di circuiti fondamentali analogici e digitali.

Capacità di apprendimento: a seguito del superamento dell’esame, lo studente è in grado di apprendere in autonomia altre caratteristiche di base dell'elettronica circuitale moderna e di applicare le stesse configurazioni circuitali a nuovi dispositivi.



Modalità di accertamento e valutazione
L'esame di accertamento consiste in una prova scritta e orale, volte ad accertare la comprensione dei metodi teorici per l’analisi e la sintesi di circuiti elettronici analogici e digitali, voto massimo 30/30 e lode.

30 e lode: conoscenza completa, approfondita e critica degli argomenti, eccellente proprietà di linguaggio, completa ed originale capacità interpretativa, piena capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
28 - 30: conoscenza completa e approfondita degli argomenti, ottima proprietà di linguaggio, completa ed efficace capacità interpretativa, in grado di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
24 - 27: conoscenza degli argomenti con un buon grado di padronanza, buona proprietà di linguaggio, corretta e sicura capacità interpretativa, buona capacità di applicare in modo corretto la maggior parte delle conoscenze per risolvere i problemi proposti;
20 - 23: conoscenza adeguata degli argomenti ma limitata padronanza degli stessi, soddisfacente proprietà di linguaggio, corretta capacità interpretativa, più che sufficiente capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
18 - 19: conoscenza di base degli argomenti principali, conoscenza di base del linguaggio tecnico, sufficiente capacità interpretativa, sufficiente capacità di applicare le conoscenze di base acquisite;
<18 Insufficiente: lo studente non possiede una conoscenza accettabile degli argomenti trattati durante il corso.

Programma Retroazione: Richiami. Retroazione negativa e positiva. Tipologie di base degli amplificatori retroazionati e loro analisi. Esempi di circuiti elettronici pratici retroazionati.

Generazione ed elaborazione di forme d’onda: Generalità. Oscillatori sinusoidali a singolo transistor. Multivibratori: bistabili, monostabili e astabili. Rettificatori di precisione. Compressione logaritmica.

Applicazioni degli amplificatori operazionali: Filtri attivi, Filtro passa basso, Filtro passa alto, Filtro passa-banda. Circuiti a condensatori commutati: Integratore a condensatori commutati, Integratore non invertente, Filtri a capacità commutate.
Convertitori D/A: a rete resistiva binaria, a rete resistiva R-2R.
Convertitori A/D: a controreazione, a doppia rampa, flash.

Stadi di Uscita: Stadio di uscita in Classe A, Rendimento degli amplificatori in classe A, Stadio di uscita in classe B, Amplificatori in classe AB, Stadi di uscita in classe AB per amplificatori operazionali.
Testi docente A. Sedra, K. C. Smith, “Circuiti per la Microelettronica”, Oxford University Press, New York (USA). Edizione Italiana a cura di Aldo Ferrari, distribuito da Edizioni Ingegneria 2000, Roma.
R. C. Jaeger, “Microelettronica”, ed. McGraw Hill Italia.
Appunti e slides delle lezioni.
Erogazione tradizionale
Erogazione a distanza
Frequenza obbligatoria No
Valutazione prova scritta
Valutazione prova orale
Valutazione test attitudinale No
Valutazione progetto No
Valutazione tirocinio No
Valutazione in itinere No
Prova pratica No
Docente FORTUNATO PEZZIMENTI
Collaboratore Fortunato PEZZIMENTI
Obiettivi Il corso di Microelettronica riguarda l’approfondimento dello studio dei circuiti elettronici per l’elaborazione del segnale analogico e digitale. In particolare, lo studente acquisirà la conoscenza della tecnologia CMOS e i passi fondamentali del processo di fabbricazione. Inoltre lo studente acquisirà le tecniche per la generazione di segnali sinusoidali e per il trattamento di segnali analogici utilizzando circuiti di condizionamento e filtri attivi. Conoscenze sugli stadi di potenza e sui principali circuiti per la conversione analogico-digitale completano la questa parte del corso.

Conoscenza e comprensione: a seguito del superamento dell’esame, lo studente conosce i principi fondamentali di funzionamento dei circuiti elettronici analogici e digitali per il processamento di segnale. Conosce le tecniche di analisi di circuiti complessi digitali e analogici.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione: a seguito del superamento dell’esame, lo studente è in grado di analizzare e progettare circuiti analogici e digitali e per la generazione ed il condizionamento di segnali. Inoltre è in grado di analizzare il comportamento di circuiti elettronici sia analogici che digitali, con riferimento alla letteratura.

Autonomia di giudizio: per il superamento dell'esame lo studente deve rispondere autonomamente a domande teoriche, analitiche e progettuali a risposta libera ed è quindi portato a sviluppare autonomia di giudizio sulla completezza, la profondità e la correttezza delle risposte liberamente fornite.

Abilità comunicative: è in grado di illustrare le motivazioni teoriche e tecniche che sono alla base delle proprietà di circuiti fondamentali analogici e digitali.

Capacità di apprendimento: a seguito del superamento dell’esame, lo studente è in grado di apprendere in autonomia altre caratteristiche di base dell'elettronica circuitale moderna e di applicare le stesse configurazioni circuitali a nuovi dispositivi.



Modalità di accertamento e valutazione
L'esame di accertamento consiste in una prova scritta e orale, volte ad accertare la comprensione dei metodi teorici per l’analisi e la sintesi di circuiti elettronici analogici e digitali, voto massimo 30/30 e lode.

30 e lode: conoscenza completa, approfondita e critica degli argomenti, eccellente proprietà di linguaggio, completa ed originale capacità interpretativa, piena capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
28 - 30: conoscenza completa e approfondita degli argomenti, ottima proprietà di linguaggio, completa ed efficace capacità interpretativa, in grado di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
24 - 27: conoscenza degli argomenti con un buon grado di padronanza, buona proprietà di linguaggio, corretta e sicura capacità interpretativa, buona capacità di applicare in modo corretto la maggior parte delle conoscenze per risolvere i problemi proposti;
20 - 23: conoscenza adeguata degli argomenti ma limitata padronanza degli stessi, soddisfacente proprietà di linguaggio, corretta capacità interpretativa, più che sufficiente capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;
18 - 19: conoscenza di base degli argomenti principali, conoscenza di base del linguaggio tecnico, sufficiente capacità interpretativa, sufficiente capacità di applicare le conoscenze di base acquisite;
<18 Insufficiente: lo studente non possiede una conoscenza accettabile degli argomenti trattati durante il corso.

Programma Circuiti integrati in tecnologia CMOS: passi del processo di fabbricazione, regole di progetto, dal layout alla fabbricazione, package.
Technology Scaling. Interconnessioni: resistenza, capacità e induttanza dei collegamenti su chip, impatto delle interconnessioni sulle prestazioni, modello a parametri concentrati, formula di Elmore, interconnessione come linea di trasmissione, cross-talk, impatto del cross-talk sulle prestazioni, dielettrici a bassa costante dielettrica.
Utilizzo dei buffer per alti carichi capacitivi. Interconnessioni verso l'esterno: bonding pad, protezione contro le scariche elettrostatiche, packaging. Power routing e distribuzione delle cadute di potenziale, elettromigrazione, capacità di disaccoppiamento.
Layout di circuiti integrati: metodologia full-custom e semicustom. Implementazioni Cells-based e Array-based. Sistemi riconfigurabili.
Architettura FPGA. Semicustom design-flow. Layout di semplici elementi logici.
Timing issues in digital IC: clock skew, clock jitter, clock constraints, tecniche di distribuzione del clock, circuiti selftimed,
end-completion detection, hand-shaking protocol, synchronizers, arbiters, PLL, DLL.
Testi docente J. M. Rabaey, A. Chandrakasan, B. Nikolic, "Digital integrated circuits: a design
perspective",second edition, ed. Prentice Hall.
A. Sedra, K. C. Smith, “Circuiti per la Microelettronica”, Oxford University Press, New York
(USA).
R. C. Jaeger, “Microelettronica”, ed. McGraw-Hill Italia.
Dispense a cura del docente.
Erogazione tradizionale
Erogazione a distanza No
Frequenza obbligatoria No
Valutazione prova scritta
Valutazione prova orale
Valutazione test attitudinale No
Valutazione progetto No
Valutazione tirocinio No
Valutazione in itinere No
Prova pratica No

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