Guida degli insegnamenti
Syllabus
Partially translatedTradotto parzialmente
Paolo CRIPPA
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea - [IT04] INGEGNERIA INFORMATICA E DELL'AUTOMAZIONE First Cycle Degree (3 years) - [IT04] COMPUTER AND AUTOMATION ENGINEERING
Dipartimento: [040040] Dipartimento Ingegneria dell'InformazioneDepartment: [040040] Dipartimento Ingegneria dell'Informazione
Anno di corsoDegree programme year : 2 - Secondo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2020-2021
Anno regolamentoAnno regolamento: 2019-2020
Obbligatorio
Crediti: 9
Ore di lezioneTeaching hours: 72
TipologiaType: B - Caratterizzante
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-INF/01 - ELETTRONICA
Italiano
Italian
Conoscenza di base dei circuiti elettrici lineari.
Basic knowledge of linear electrical circuits.
Lezioni di teoria: 72 ore.
Theoretical lessons: 72 hours.
L’obiettivo del corso è di fornire allo studente i concetti di base delle reti logiche e dell’elettronica analogica e digitale, di fornire le competenze per analizzare semplici circuiti analogici e digitali, di fornire competenze di base per il progetto di sistemi digitali.
Capacità di applicare conoscenze e comprensione.
Lo studente dovrà acquisire la capacità di analisi e di progetto nelle reti logiche e nell’elettronica analogica e digitale di base. Tale capacità si estrinsecherà attraverso una serie di abilità professionalizzanti, quali: 1. la capacità di scegliere appropriatamente i componenti elettronici sia analogici che digitali discreti; 2. ottimizzare reti combinatorie e sequenziali; 3. simulare semplici circuiti analogici e digitali e interpretarne il risultati; 4. progettare semplici circuiti digitali.
Competenze trasversali.
Lo studente attraverso la risoluzione e il progetto di semplici circuiti analogici e digitali sarà in grado di integrare le competenze acquisite in questo corso e negli altri corsi per affinare e sviluppare le proprie abilità nell’ambito dell’elettronica di base. Lo studente per mezzo del lavoro di gruppo, acquisirà capacità di dialogo critico, di organizzazione, di collaborazione finalizzata al progetto, migliorerà la sua autonomia di giudizio in generale e la sua capacità comunicativa.
Knowledge and Understanding.
The course objective is to provide students with the basic concepts of logic circuits and analog and digital electronics, to provide the skills needed to analyze simple analog and digital circuits, to provide basic skills for the design of digital systems.
Capacity to apply Knowledge and Understanding.
The student must achieve the analysis and design skills in logical networks, and basic analog and digital electronic circuits. This ability will lead to a series of professional skills, such as: 1. the ability to appropriately choose both analog and digital discrete electronic components; 2. optimize combinational and sequential networks; 3. simulate elementary analog and digital circuits and discuss the results, 4. design elementary digital circuits
Transversal Skills.
The student through the solution and the design of elementary analog and digital circuits will be able to integrate the skills achieved in this course and in the other ones to refine and develop his competence in basic electronics. The student by teamworking will acquire critical dialogue, organization, and design-oriented collaboration skills, and in general, he will improve his autonomous discernment as well as his communication ability.
Contenuti (lezioni frontali, 72 ore)
- Sistemi di numerazione. Aritmetica binaria; notazione in virgola fissa e virgola mobile; codici binari, codici a rilevazione e correzione di errore.
- Funzioni binarie: AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR; full-adder; relazioni logiche.
- Algebra Booleana.
- Reti combinatorie: circuiti logici, rappresentazione algebrica; somma di prodotti, prodotto di somme, mintermine, maxtermine, somma e prodotto canonici; sintesi di circuiti combinatori; Programmable Logic Array (PLA); mappa di Karnaugh, implicanti primi, celle singolari, implicanti primi essenziali, don’t care. Metodo di Quine-McCluskey. Implementazioni a NAND o NOR.
- I circuiti integrati, le famiglie logiche e le loro caratteristiche. Progettazione di circuiti combinatori: analisi e sintesi. Convertitori di codice. Codificatori e decodificatori. Multiplexer e demultiplexer. Implementazione di circuiti combinatori con decodificatori e multiplexer. Sommatori binari, full adder, sommatori con riporto in cascata o anticipato. Moltiplicatori binari.
- Reti sequenziali. Latch SR, S'R', D. Flip-flop SR, JK, D, T. Macchine a stati, classificazione secondo Mealy e Moore. Analisi e progetto di circuiti sequenziali. Registri: a caricamento parallelo e a scorrimento. Contatori.
- Rappresentazione di segnali analogici e digitali. Bipoli e doppi bipoli lineari e non; risoluzione di circuiti non lineari; amplificatori ideali, guadagni di tensione e corrente, impedenze di ingresso e uscita; risposta in frequenza.
- L’amplificatore operazionale (Op-Amp). L'Op-Amp ideale. Circuiti con Op-Amp.
- Cenni di elettronica dello stato solido. Giunzione p-n.
- Il diodo: caratteristica I-V, modello di Shockley, modelli semplificati. Circuiti con diodi. Logica a diodi.
- Il transistore MOS (MOSFET) a canale n e a canale p: funzionamento, modello, caratteristiche di drain.
- Il transistore bipolare (BJT): funzionamento, modello, caratteristiche di trasferimento e d'uscita.
- Amplificatori a singolo transistore a BJT e a MOSFET: circuiti di polarizzazione, configurazioni fondamentali.
- Analisi di circuiti elettronici con diodi, MOSFET, BJT: linearizzazione, studio in DC e alle variazioni.
- Inverter: caratteristiche e margini di rumore. Analisi in DC, consumo di potenza, analisi del transitorio: tempi di salita e discesa, ritardo di propagazione. Inverter NMOS con carico resistivo e con carico attivo. Inverter CMOS.
- Logica random CMOS, nMOS, pseudo-nMOS. Strutture complesse e PLA.
Contents (lectures, 72 hours)
- Number systems and codes.
- Binary functions: AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR; full-adder.
- Boolean algebra.
- Combinatorial networks: logic circuits, algebraic representation, sum of products, product of sums, minterms, maxterms, canonical sum and product, synthesis of combinatorial circuits. Programmable Logic Array (PLA); Karnaugh maps. The Quine-McCluskey algorithm. NAND, NOR implementations.
- Integrated circuits, logic families. Design of combinatorial circuits: analysis and synthesis. Code converters. Coders and decoders. Multiplexers and demultiplexers. Implementation of combinatorial circuits by using decoders and multiplexers. Half-adder and full-adder, carry lookahead adder. Multipliers.
- Sequential networks. SR, S'R' and D latch. Flip-flops: SR, JK, D, T. State machines, Moore and Mealy models. Analysis and design of sequential circuits. Registers and shift-registers. Counters.
- Analog and digital signal representation. Linear and non-linear devices. Non-linear circuit analysis. Ideal amplifiers, voltage and current gain, input and output impedance, frequency response.
- The operational amplifier. The ideal Op-Amp. Circuits with Op-Amps.
- Fundamentals of solid-state electronics. The p-n junction.
- The diode: DC characteristic, Shockley model, piecewise linear models. Circuits with diodes. Diode logic.
- The MOS transistor (MOSFET): n- and p-channel MOSFET, behavior, model, I-V characteristics.
- The bipolar junction transistor (BJT): behavior, model, I-V characteristics.
- Single transistor amplifiers with BJT and with MOSFET: biasing circuits, basic configurations.
- Analysis of electronic circuits with diodes, MOSFETs, and BJTs: linearization, DC and AC behavior.
- Inverter: characteristics and noise margin. DC analysis, power consumption, transient analysis, rise and fall time, propagation delay. The NMOS inverter with resistive load and with active load. The CMOS inverter.
- NMOS, pseudo-NMOS and CMOS random logic. PLA.
La valutazione del livello di apprendimento degli studenti è basata su due prove:
- una prova scritta, consistente nella soluzione di esercizi inerenti ad argomenti trattati nel corso, da completare in due ore;
- una prova orale, consistente nella discussione di uno o più argomenti trattati nel corso; se necessario, i quesiti la cui risposta richiede anche l'esecuzione di brevi calcoli o la rappresentazione di semplici circuiti saranno svolti in forma scritta durante la prova orale.
La prova scritta è propedeutica alla prova orale, per accedere alla quale lo studente deve aver ottenuto almeno sedici trentesimi nella prova scritta.
La prova orale deve essere sostenuta nello stesso appello della prova scritta. Nel caso di esito negativo per la prova orale, lo studente deve ripetere anche la prova scritta.
Criteri di valutazione dell'apprendimento.
Nella prova scritta lo studente dovrà dimostrare di aver ben appreso i concetti e gli strumenti di base delle reti logiche e di aver acquisito la capacità di analizzare e di risolvere semplici circuiti elettronici analogici e digitali.
Nella prova orale lo studente dovrà dimostrare di possedere una complessiva conoscenza dell’elettronica analogica e digitale di base e di avere acquisito la capacità di progettare circuiti logici combinatori e sequenziali.
Criteri di misurazione dell'apprendimento.
Alla prova scritta è assegnato un punteggio compreso tra zero e trenta trentesimi ottenuto come somma dei voti ottenuti nello svolgimento degli esercizi proposti pesati sulla base della tipologia e della complessità dei singoli esercizi.
Alla prova orale è assegnato un punteggio compreso tra zero e trenta trentesimi.
Criteri di attribuzione del voto finale.
Il voto complessivo, in trentesimi, è dato dal voto ottenuto nella prova orale che tiene conto anche del risultato conseguito nella prova scritta.
La valutazione massima è raggiunta dimostrando una conoscenza approfondita dei contenuti del corso nell'ambito delle prove.
La lode è attribuita agli studenti che, avendo svolto tutte le prove in modo corretto e completo, abbiano dimostrato una particolare brillantezza nella esposizione orale e nell'esecuzione degli esercizi scritti.
Learning Evaluation Methods.
The student learning evaluation is based on two tests:
- a written test consisting in the solution of exercises related to topics covered in the course. It takes two hours;
- an oral test consisting in the discussion of one or more topics covered in the course. When necessary, the questions, whose answers also require short calculations or simple circuit drawings, will be carried out in writing during the oral test.
The written test is preliminary to the oral test, to access to which the student must have obtained at least 16/30 in the written test.
The oral test should be performed in the same call of the written test. In case of failure of the oral test, the student must also repeat the written test.
Learning Evaluation Criteria.
In the written test the student must demonstrate that he has well learned the basic concepts and tools of logical networks and that he has acquired the ability to analyze and solve simple digital and analog electronic circuits.
In the oral test the student must demonstrate to have an overall knowledge of basic analog and digital electronics and the ability to design combinational and sequential logic circuits.
Learning Measurement Criteria.
The written test is graded according to a scale ranging from 0/30 to 30/30. The mark is obtained by summing the marks obtained by solving the proposed exercises weighted according to their typology and complexity.
The oral test is graded according to a scale ranging from 0/30 to 30/30.
Final Mark Allocation Criteria.
The final mark, on a 30-point scale, is given by the mark obtained in the oral test that takes into account the results obtained in the written test.
The highest mark is achieved by demonstrating a thorough knowledge of the course contents during the two tests.
The cum laude will be awarded to the students who, having successfully passed both tests, have also demonstrated a particular skill in performing the oral test and the written exercises.
- C. Turchetti, M. Conti, “Elementi di Elettronica”, Pitagora.
- A. S. Sedra, K. C. Smith, “Circuiti per la Microelettronica”, EdiSES.
- M. M. Mano, C. R. Kime, "Reti Logiche", Pearson Education Italia (Addison Wesley).
- R. C. Jaeger, T. N. Blalock, “Microelettronica: 1 elettronica analogica”, McGraw-Hill (2° Ed.).
- R. C. Jaeger, T. N. Blalock, “Microelettronica: 3 elettronica digitale”, McGraw-Hill (2° Ed.).- J. Millman, A. Grabel, P. Terreni, "Elettronica di Millman", McGraw-Hill, (4° Ed.). P. U. Calzolari, S. Graffi, “Elementi di Elettronica”, Zanichelli.
- F. Fummi, M. G. Sami, C. Silvano, "Progettazione Digitale ", McGraw-Hill.
- J. F. Wakerly, "Digital Design", Prentice Hall.
- R. S. Muller, T. I. Kamins, Device Electronics for Integrated Circuits, 2nd Ed., John Wiley & Sons.
- Dispense disponibili sul sito web istituzionale del corso (Moodle) https://learn.univpm.it
- C. Turchetti, M. Conti, “Elementi di Elettronica”, Pitagora.
- A. S. Sedra, K. C. Smith, “Circuiti per la Microelettronica”, EdiSES.
- M. M. Mano, C. R. Kime, "Reti Logiche", Pearson Education Italia (Addison Wesley).
- R. C. Jaeger, T. N. Blalock, “Microelettronica: 1 elettronica analogica”, McGraw-Hill (2° Ed.).
- R. C. Jaeger, T. N. Blalock, “Microelettronica: 3 elettronica digitale”, McGraw-Hill (2° Ed.).
- J. Millman, A. Grabel, P. Terreni, "Elettronica di Millman", McGraw-Hill, (4° Ed.).
- P. U. Calzolari, S. Graffi, “Elementi di Elettronica”, Zanichelli.
- F. Fummi, M. G. Sami, C. Silvano, "Progettazione Digitale ", McGraw-Hill.
- J. F. Wakerly, "Digital Design", Prentice Hall.
- R. S. Muller, T. I. Kamins, Device Electronics for Integrated Circuits, 2nd Ed., John Wiley & Sons.
- Lecture notes avalaible on the course istitutional web site (Moodle) https://learn.univpm.it
NO
NO
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento. Academic year 2020-2021
Università Politecnica delle Marche
P.zza Roma 22, 60121 Ancona
Tel (+39) 071.220.1, Fax (+39) 071.220.2324
P.I. 00382520427