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LUCA SELMI

Professore Ordinario
Dipartimento di Ingegneria "Enzo Ferrari"

Insegnamento: Elettronica per i Sistemi Digitali

Ingegneria Informatica (MO) (Offerta formativa 2023)

Obiettivi formativi

Obiettivo del corso è quello di fornire una descrizione dei componenti e circuiti elettrici ed elettronici fondamentali che concorrono alla realizzazione di sistemi elettronici digitali.

Prerequisiti

Propedeuticità obbligatorie: Analisi Matematica I. Lo studente è fortemente incoraggiato ad acquisire le nozioni dell'insegnamento di Fondamenti di Informatica e a rinfrescare in anticipo le nozioni basilari di Fisica generale con particolare attenzione a tutti i fenomeni elettrici.

Programma del corso

Prima parte (3 CFU)
1. Circuiti elettrici: generatori di tensione/corrente indipendenti e controllati, resistori, condensatori, connessione parallelo/serie, leggi di Kirchoff, teoremi di Thevenin e Norton. Potenza elettrica.
2. Componenti a semiconduttore: diodo a giunzione, MOSFET.
3. Amplificatori operazionali: principi di funzionamento, applicazioni.
Seconda parte (6 CFU)
4. Invertitore logico: principio di funzionamento (a rapporto, statico, dinamico), figure di merito e consumo di potenza. 2cfu.
5. Circuiti CMOS: circuiti logici combinatori e cenni ai circuiti sequenziali. 2cfu.
6. Memorie a semiconduttore: classificazione e principi di funzionamento delle memorie ROM, OTP, RAM statiche, RAM dinamiche e memorie non volatili flash. 1cfu.
7. Interconnessioni. 1cfu

Metodi didattici

Il corso è erogato in lingua italiana, in presenza. La frequenza non è obbligatoria, ma fortemente consigliata. Gli studenti lavoratori sono invitati a contattare il docente del corso. Il corso prevede per tutti gli argomenti lezioni teoriche, homeworks ed esercitazioni. Le esercitazioni verranno raggruppate in specifici periodi e saranno più intense in prossimità degli appelli di esame. Gli homework non sono valutati.
Le lezioni verranno erogate secondo le modalità (in presenza o streaming) definite dall'Ateneo. Il periodo di disponibilità delle eventuali registrazioni a valle della erogazione delle corrispondenti lezioni sarà comunicato all'inizio del corso.

Testi di riferimento

- Lecture notes available on Teams
- J.M. Rabaey, A. Chandrakasan, B. Nikolic. Circuiti integrati digitali, seconda edizione, Pearson/Prentice Hall, 2005. (also available in english edition, useful for the digital electronics part)
- N. Storey. Electronics-A system approach, Fifth edition, Pearson, 2013. (for the analog electronics part)

Verifica dell'apprendimento

L’esame consiste in una prova scritta finale composta da domande di teoria (anche a risposta chiusa) volte a verificare il raggiungimento degli obiettivi di apprendimento di "conoscenza e comprensione", e da semplici esercizi numerici volti a verificare il raggiungimento degli obiettivi di apprendimento delle "capacità di applicare conoscenza e comprensione".
La prova consiste di 2 parti (1 su basi e circuiti, 1 su digitale) di circa 50 minuti ciascuna. Ogni parte comprende da 4 a 7 quesiti o esercizi, per ognuno dei quali viene specificato il massimo punteggio attribuito. Max punteggio totale=33. La valutazione tiene conto della gravità di eventuali errori commessi e dell'andamento generale della prova.

Risultati attesi

Conoscenza e comprensione:
1.1 Conoscenza e comprensione dei concetti di base dei circuiti elettrici.
1.2 Conoscenza e comprensione dei concetti di base dei componenti elettronici a semiconduttore.
1.3 Conoscenza e comprensione del concetto di amplificazione e delle applicazioni elementari degli amplificatori operazionali.
1.4 Conoscenza e comprensione del concetto di invertitore logico e suo funzionamento.
1.5 Conoscenza e comprensione dei circuiti digitali elementari in tecnologia CMOS.
1.6 Conoscenza e comprensione delle principali tipologie di memorie a semiconduttore.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
2.1 Capacità di analizzare circuiti elettrici in regime DC e transitorio.
2.2 Capacità di analizzare circuiti elementari a diodi.
2.3 Capacità di analizzare circuiti contenenti amplificatori operazionali.
2.4 Capacità di analizzare circuiti digitali elementari in tecnologia CMOS, comprensivi dei vincoli derivanti dalla loro interconnessione.

Autonomia di giudizio:
3.1 Essere in grado di giudicare in modo autonomo l'adeguatezza di un particolare componente per circuiti digitali a soddisfare assegnate specifiche espresse attraverso le principali e più comuni metriche prestazionali per circuiti digitali.
Abilità comunicative:
4.1 Essere in grado di comunicare in italiano con terzi esperti del settore in merito alle funzioni e prestazioni di circuiti digitali
Capacità di apprendimento:
5.1 Capacità di apprendere il funzionamento di nuovi circuiti digitali e confrontarli con quelli appresi nel corso.