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Elettronica digitale

Programma

Porte elementari MOS: inverter NMOS e CMOS. Caratteristiche in DC e nel transitorio. Criteri di dimensionamento. Consumo di potenza. Buffer CMOS. Porte logiche CMOS complesse: NAND, NOR. Caratteristiche in DC, formule di progetto. Transitorio CMOS: metodo di sostituzione con RC, formula di Elmore. Circuiti a specchio: porte XOR e XNOR. Transmission gates: interruttore con nFET e pFET, clock feedthrough, interruttore CMOS. Porte XOR e XNOR. Porte tristate e open-drain. Porte elementari con BJT: inverter RTL, DTL e TTL. Caratteristiche statiche. NAND e NOR TTL. Interfacciamento TTL-CMOS. TTL Schottky. Inverter BiCMOS. Logica combinatoria: decodificatori binari, multiplexer, demultiplexer. PLD: array logici, AND e OR. PLA. Logica cablata: wired-and. Circuiti aritmetici: sommatori, sottrattori, moltiplicatori, comparatori, shifter. Circuiti sequenziali: bistabili, latch e flip-flop. Configurazione Master/Slave. Registri e contatori. Sistemi a stati finiti (SSF): progettazione e minimizzazione degli stati. Dispositivi programmabili: architettura e progettazione con CPLD ed FPGA. Elementi di VHDL. Memorie: organizzazione, decoder, cella di memoria, sense amplifier. RAM statiche CMOS: cella a 6 transistor. RAM dinamiche: cella a 1 transistor. Memorie non volatili: FLASH e EEPROM. Interfacciamento delle memorie: bus paralleli (SRAM, DRAM, NAND) e seriali (SPI, I2C). Linee guida per la progettazione: circuiti sincroni, clocking, sincronizzatori, reset, circuiti e interfacce di test.






Elettronica


  • DIODI: diodo ideale, a giunzione PN. Caratteristica diretta, breakdown (diodi zener). Raddrizzatori. Modello esponenziale, lineare a tratti, a caduta costante, ideale, per piccoli segnali. Circuiti limitatori e di aggancio. 
  • MOSFET: transistor ad effetto di campo, struttura del dispositivo e funzionamento. Caratteristiche corrente-tensione e zone di funzionamento: interdizione, triodo (o lineare), saturazione. Polarizzazione e punto di lavoro. Modelli a piccolo segnale. Amplificatori a singolo mosfet: source comune, gate comune, drain comune. Analisi DC, analisi AC, circuito equivalente. Effetto body. Formulario riassuntivo. 
  • AMPLIFICATORI OPERAZIONALI: amplificatori operazionali ideali, segnale differenziale e di modo comune, configurazione invertente e non invertente. Circuito sommatore, inseguitore di tensione, amplificatori a differenza, amplificatore per strumentazione. Amplificatori operazionali reali: risposta in frequenza con feedback. Funzionamento per ampi segnali: saturazione della tensione, limiti di corrente. Slow rate, Banda a piena potenza, non idealità. Integratori e derivatori.
  • Non idealità degli amplificatori operazionali: guadagno, resistenza di ingresso, resistenza di uscita, saturazione, distorsione, offset, correnti in ingresso, CMRR e PSRR. 
  • Oscillatori, oscillatori sinusoidali: a sfasamento, in quadratura, Colpitts, Harley, cristallo piezoelettrico. Comparatore, generazione di onda quadra. Multivibratore bistabile, astabile, monostabile. 
  • Circuiti digitali logici CMOS: parametri caratteristici di un sistema digitale, l'invertitore. Consumo statico, energia. Porte logiche CMOS. Serie e parallelo di MOS. Sintesi di circuiti digitali. Esercizi. Logiche CMOS dinamiche. Principio di distribuzione della carica, precarica e valutazione. Tempi di transizione tra livelli logici. Energia e potenza dissipata. 
  • Memorie a semiconduttore: RAM e ROM, statiche e dinamiche. Struttura di una memoria e di una singola cella. Circuiti di lettura/scrittura, sense amplifier.


Elettronica Analogica



Programma

 Nozioni Introduttive: Analisi di circuiti non-lineari: linearizzazione, analisi in DC, analisi in AC. Richiami di elettrotecnica. Amplificatore operazionale: L'Op-Amp. ideale, circuiti con operazionale, schema a blocchi dell'operazionale. Non-idealità dell'operazionale. Il diodo: caratteristiche, modelli per grandi segnali. Modello per piccoli segnali. Il diodo Zener. Circuiti con diodi: limitatori, rettificatori. BJT: Funzionamento qualitativo del BJT. Flussi dei portatori. Caratteristiche di trasferimento e d'uscita. Circuiti di polarizzazione. Amplificatori a singolo transistore con BJT: Emettitore comune ed emettitore comune con degenerazione di emettitore, base comune, collettore comune: studio in DC e AC. Considerazioni sul progetto di amplificatori a bassa frequenza. MOSFET: Funzionamento qualitativo del MOSFET: tensione di soglia, modulazione della lunghezza di canale ed effetto body. Caratteristiche di trasferimento e d'uscita. Circuiti di polarizzazione Amplificatori a singolo transistore con MOSFET: Source comune, gate comune, drain comune: studio in DC e AC. Comportamento in frequenza: Amplificatori a singolo transistore analizzati con il metodo delle costanti di tempo. Cascode. CC-CE. Amplificatori differenziali e multistadio: Analisi in DC. Analisi generale del differenziale: calcolo del guadagno differenziale, del guadagno di modo comune, CMRR. Amplificatore differenziale con carico attivo. Amplificatori a più stadi. Generatori di corrente a MOSFET e BJT: Specchi con resistenze, di Wilson, di Wilson modificato,, Cascode. La retroazione: Proprietà della retroazione negativa. Le quattro topologie fondamentali: serie-serie, parallelo-parallelo, serie-parallelo, parallelo-serie. Il problema della stabilità. Stadi d'uscita: Classe A, B, AB. Oscillatori: Oscillatori quasi sinusoidali: metodo del guadagno d'anello, metodo della funzione descrittiva, metodo dell'equzione caratteristica. Oscillatori al quarzo. Oscillatori di rilassamento. Esercitazioni in aula e laboratorio (10 ore) Esercizi in aula di preparazione alla prova scritta. Esercitazione di laboratorio su amplificatori con operazionale: inseguitore, amplificatore invertente, amplificatore non-invertente, integratore. Esercitazione di laboratorio su multivibratori astabili.



        

Elettronica Industriale


Riassunto del corso di " Elettronica Industriale" tenuto dal prof. Crippa UnivPm

Elettronica Analogica

DIODI: diodo ideale, a giunzione PN. Caratteristica diretta, breakdown (diodi zener). Raddrizzatori. Modello esponenziale, lineare a tratti, a caduta costante, ideale, per piccoli segnali. Circuiti limitatori e di aggancio.
MOSFET: transistor ad effetto di campo, struttura del dispositivo e funzionamento. Caratteristiche corrente-tensione e zone di funzionamento: interdizione, triodo (o lineare), saturazione. Polarizzazione e punto di lavoro. Modelli a piccolo segnale. Amplificatori a singolo mosfet: source comune, gate comune, drain comune. Analisi DC, analisi AC, circuito equivalente. Effetto body. Formulario riassuntivo.
AMPLIFICATORI OPERAZIONALI: amplificatori operazionali ideali, segnale differenziale e di modo comune, configurazione invertente e non invertente. Circuito sommatore, inseguitore di tensione, amplificatori a differenza, amplificatore per strumentazione.
AMPLIFICATORI OPERAZIONALI REALI: risposta in frequenza con feedback. Funzionamento per ampi segnali: saturazione della tensione, limiti di corrente. Slew rate, Banda a piena potenza, non idealità. Integratori e derivatori. Non idealità degli amplificatori operazionali: guadagno, resistenza di ingresso, resistenza di uscita, saturazione, distorsione, offset, correnti in ingresso, CMRR e PSRR.
OSCILLATORI, oscillatori sinusoidali: a sfasamento, in quadratura, Colpitts, Harley, cristallo piezoelettrico. Comparatore, generazione di onda quadra. Multivibratore bistabile, astabile, monostabile.

Elementi di Elettronica (Claudio Turchetti e Massimo Conti )

Questo libro si propone come riferimento per i corsi universitari introduttivi all’Elettronica Digitale della Laurea Triennale. Nel libro sono trattati i concetti base del sistema di numerazione binaria, dell’algebra booleana e delle reti logiche, vengono introdotti in modo assiomatico i modelli dei dispositivi non lineari per l’Elettronica quali il diodo e il MOSFET, e vengono riportate, come implementazioni di circuiti digitali in tecnologia CMOS, la logica random, la logica a pass transistor e le PLA. Nel testo viene inoltre riportata un’introduzione al linguaggio di descrizione dell’hardware VHDL. Molti esempi sono riportati all’interno del testo per facilitare l’apprendimento.


Elettronica industriale

Dispense del corso di elettronica industriale ed esercizi risolti

  • Introduzione ai convertitori a commutazione 
  • Componenti elettronici di potenza 
  • Convertitore buck 
  • Convertitore boost 
  • Convertitore buck-boost 
  • Dinamica dei convertitori cc-cc 
  • Trasformatori ad alta frequenza 
  • Convertitori cc/cc isolati

Elaborazione numerica dei segnali ( A.V. Oppenheim, R. Schafer )

Questo è un libro di base, aggiornato e completo, sulla teoria e le applicazioni dell'elaborazione numerica dei segnali. Gli argomenti trattati comprendono segnali e sistemi a tempo discreto, la trasformato z, la trasformata di Fourier discreto, le rappresentazioni dei filtri numerici per mezzo di matrici e grafi di flusso il progetto di filtri numerici, la trasformato di Fourier veloce (FFT), le trasformate di Hilbert discrete, i segnali casuali discreti, gli effetti della lunghezza finita dei registri, l'elaborazione omomorfa dei segnali e la stima della densità spettrale di potenza. Tra le caratteristiche del libro si segnalano in particolare: - introduzione all'elaborazione dei segnali a due dimensioni; - la presentazione dei risultati piu recenti del lavoro di ricerca degli autori; - la trattazione approfondito degli algoritmi per la trasformata di Fourier veloce (FFT) del teorema di Tellegen e di altri teoremi riguardanti le reti di elaborazione numerica; - più di 200 problemi accuratamente preparati e scelti in modo da integrarsi con il testo.




 Contenuti:

1. Segnali e sistemi a tempo discreto
2. La trasformata z
3. La trasformatadi Fourier discreta
4. Uso dei grafi di flusso e matrici per la rappresentazione dei filtri numerici
5. Tecniche di progetto di filtri numerici
6. Calcolo della trasformata di Fourier discreta
7. Trasformatedi Ribert discrete
8. Segnali casuali discreti
9. Effetti della lunghezza finita dei registri nella elaborazione numerica dei segnali


Elettronica industriale


Argomenti:
 Raddrizzatori AC-DC non controllati;
 Raddrizzatori AD-DC controllati
 Convertitori DC-DC
 Inverter

Alimentatori switching DC-DC
  • Flyback DC-DC converter
  • Forward DC-DC converter
Convertitori AC-DC
  • Fattori di qualità per i raddrizzatori
Trasformatori switching DC-DC
  • Dimensionamento dei trasformatori switching
  • Foglio di calcolo per dimensionamento induttanze e trasformatori HF
Controllo dei convertitori
  • Controllo a microprocessore dei convertitori
Materiale scaricabile qui

Elettronica dei sistemi ( UniNettuno )

Elenco delle videolezioni:

1. Presentazione del corso: Elettronica analogica e digitale; Metodologia di progetto dei sistemi digitali; Argomenti del corso; Ausili didattici
2. Porte logiche elementari: Livelli logici; Margini di rumore; Tempi di propagazione; Porte logiche NAND e NOR
3. Tecnologie microelettroniche: Processo fotolitografico; Processi tecnologici per circuiti integrati; Esempio di una struttura MOS; Regole di progetto
4. Porte logiche NMOS (I Parte): Invertitore NMOS con carico resistivo; Invertitori NMOS con carichi attivi; Analisi statica
5. Porte logiche NMOS (II Parte): Analisi dinamica; Tracciato dell'invertitore; Progetto ad area minima
6. Porte logiche NMOS (III Parte): Tempi di propagazione; Potenza dissipata; Porte logiche NOR e NAND in tecnologia NMOS
7. Porte logiche CMOS (I Parte): Tecnologia CMOS; Invertitori CMOS; Caratteristica di trasferimento e margini di rumore; Tracciato di invertitore CMOS; Analisi del comportamento dinamico
8. Porte logiche CMOS (II Parte): Tempo di propagazione; Potenza dissipata dinamica; Porte NOR e NAND
9. Esercitazioni su porte NMOS: Analisi statica di invertitori NMOS; Analisi dinamica di invertitori NMOS 10. Esercitazioni su porte NMOS e CMOS: Effetto della capacità di carico su porta NMOS; Analisi statica di invertitore CMOS; Analisi dinamica di invertitori CMOS
11. Porte logiche bipolari (I Parte): Esercitazione SPICE su invertitori CMOS in cascata; Richiami sul transistore bipolare; Caratteristica I - V del transistore bipolare; Invertitore elementare RTL
12. Porte logiche bipolari (II Parte): Analisi statica dell?invertitore RTL; Tempo di accumulo del transistore bipolare; Dinamica dell?invertitore RTL
13. Porte logiche TTL (I Parte): Schema elementare di invertitore TTL; Analisi della commutazione basso - alto in uscita; Caratteristica di trasferimento dell?invertitore
14. Porte logiche TTL (II Parte): Caratteristiche di ingresso e di uscita; FAN OUT della porta; Potenza dissipata statica; Dinamica dell?invertitore; Porte NAND TTL con transistore a multiemettitore
15. Porte Logiche TTL (III Parte): Reti di PULL-UP e PULL-DOWN; Porte logiche TTL Schottky; Porte TTL-S ad alta velocità o a basso consumo
16. Esercitazione SPICE su porte TTL: Caratteristica di trasferimento di invertitori TTL; Analisi dinamica di porte TTL; Effetto delle capacità di carico sul tempo di propagazione
17. Porte logiche ECL (I Parte): Invertitore elementare in logica non saturata; Schema elettrico dell'invertitore ECL; Analisi dei livelli logici
18. Porte logiche ECL (II Parte): Margini di rumore dell'invertitore ECL; Effetti termici sui livelli logici e sui margini di rumore; Potenza dissipata
19. Porte logiche ECL (III Parte) e circuiti combinatori con porte standard: Porte ECL 10k e 100k; Confronto tra le famiglie logiche CMOS, TTL ed ECL; Porte A-O-I; Porte in logica cablata P
20. Connessione ed interfacciamento tra porte logiche: Logica cablata "wired and" e "wired or"; Porte "tri-state"; Interfacciamento tra famiglie logiche differenti
21. I circuiti CMOS complessi (I parte)
22. I circuiti CMOS complessi (II parte)
23. I circuiti CMOS dinamici (I parte)
24. I circuiti CMOS dinamici (II parte)
25. I circuiti CMOS dinamici (III parte)
26. I circuiti rigenerativi (I parte)
27. I circuiti rigenerativi (II parte)
28. I circuiti rigenerativi (III parte)
29. I circuiti rigenerativi (IV parte)
30. I circuiti rigenerativi (V parte)
31. Circuiti buffer (I parte)
32. Circuiti buffer (II parte)
33. Buffer CMOS
34. Buffer BiCMOS
35. Circuiti BiCMOS - Memorie: introduzione
36. RAM statiche Guido Masetti
37. RAM statiche "avanzate" - RAM dinamiche (I parte)
38. RAM dinamiche (II parte)
39. Memorie non volatili (I parte)
40. Memorie non volatili (II parte) - Considerazioni finali


Elettronica per l'informatica 2 di 2 ( Videolezioni, POLITO )




  • Elettronica per l'informatica 2 di 2 ( Videolezioni, POLITO )


Conversione A/D e D/A

7 Conversione A/D e D/A
1. Conversione A/D e D/A
2. Catena di conversione A/D
3. Campionamento
4. Filtro anti aliasing
5. Distorsione spettrale
6. Rumore di quantizzazione
7. Rapporto SNRq
8. Schema a blocchi completo e SNR totale

8 Convertitori D/A
1. Convertitori D/A
2. Classificazione, errori statici lineari
3. Nonlinearità
4. Parametri dinamici
5. D/A a grandezze uniforme
6. D/A a grandezze pesate
7. Rete a scala
8. Errori: differenze tra vari tipi di D/A

9 Convertitori A/D
1. Convertitori A/D
2. Classificazione degli errori
3. Complessità e velocità
4. Flash e approssimazioni successive
5. Convertitori a residui
6. Convertitori pipeline
7. Complessità e velocità
8. Laboratorio: convertitore D/A

10 Condizionamento del segnale
1. Condizionamento del segnale
2. Circuiti di protezione
3. Amplificatori di condizionamento
4. Filtro anti aliasing
5. Multiplexer
6. Sample/hold: parametri
7. Sample/hold: circuiti

11 Convertitori per usi speciali
1. Convertitori A/D e D/A speciali
2. Conversione logaritmica
3. Approssimazioni, legge A e μ
4. Conversione differenziale
5. Convertitori sigma-delta
6. Sovracampionamento, noise shaping
7. Codifica per modelli

Gestione della potenza

12 Conversione dell’energia
1. Gestione della potenza
2. Conversione dell’energia
3. Metodi di conversione
4. Conversione AC-DC
5. Conversione DC-DC
6. Conversione DC-AC

13 Alimentatori lineari
1. Alimentatori lineari
2. Componentistica e tecnologie
3. Filtri
4. Regolatori
5. Riferimenti di tensione

14 Alimentatori a commutazione
1. Alimentatori a commutazione
2. Tecniche PWM
3. Schemi circuitali di principio
4. Regolatori Buck, Boost e Buck-Boost
5. Accumulatori e caricabatterie

15 Pilotaggio di carichi
1. Pilotaggio di carichi
2. Attuatori: interfacciamento
3. Motori: un esempio di carico
4. Pilotaggio in linearità
5. Pilotaggio in commutazione

16 Gestione della potenza
1. Gestione della potenza
2. Metodi di gestione della potenza
3. Ottimizzazione delle prestazioni
4. Gestione della potenza dissipata nei circuiti


Elettronica per l'informatica -1 di 2 ( Videolezioni, POLITO )

Indice:


Bus di comunicazione
0 Presentazione
1. Presentazione
2. Obiettivi, prerequisiti, contenuti
3. Materiale didattico
4. Sistema di riferimento: sistema di acquisizione dati
5. Richiami su condizionamento di segnale

1 Architetture di interconnessione
1. Bus di comunicazione
2. Cosa sono i bus
3. Tipi di bus
4. Transazioni e arbitraggi
5. Protocolli
6. Architetture tipiche di interconnessione
7. Esempi, prestazioni e comparazioni

2 Esempi commerciali
1. Esempi commerciali
2. Bus PCI
3. Bus USB
4. Bus IEEE 1394 Firewire

Anelli ad aggancio di fase (PLL)
3 Analisi lineare
1. Presentazione
2. Analisi lineare
3. Esempi di impiego del PLL
4. Principio di funzionamento del PLL
5. Schema a blocchi del PLL
6. Funzione di trasferimento, ordine, parametri
7. Errore di fase a regime
8. Sommario e verifica

4 Caratteristica fase/frequenza
1. Caratteristica fase/frequenza
2. Demodulatore di fase analogico
3. Demodulatori digitali
4. Demodulatore fase/frequenza, pompa di carica
5. Comportamento ad anello aperto
6. Caratteristica a farfalla ad anello chiuso
7. Campi di cattura e di mantenimento
8. Effetto della modulazione sul VCO
9. Esempio

5 VCO e demodulatori
1. VCO e demodulatori
2. PLL come filtro passa banda
3. Circuiti VCO I-C
4. Circuiti VCO LC
5. Demodulatore FM
6. Demodulatore AM coerente
7. Tone decoder integrato

6 Sintetizzatori, DDS, CDR
1. Sintetizzatori, DDS, CDR
2. Sintetizzatori a interni e frazionari
3. Principio e caratteristiche dei DDS
4. Moltiplicazione del clock
5. Sincronizzazione del clock con DLL
6. Separazione dati/clock, CDR
7. CD/HC 4046