The course is taught in English.

Questo corso ha lo scopo di introdurre la progettazione e l'analisi di sistemi elettronici complessi che interagiscono con i processi fisici. Le applicazioni includono i dispositivi medici, l'elettronica di consumo, sistemi in ambito automobilistico, controlli di processo e di fabbricazione. Uno dei temi principali di questo corso sarà l'abilità di progettare un sistema elettronico, a partire dalle specifiche tecniche, attraverso l'analisi del circuito, fino alla progettazione del circuito stampato (PCB) finale. Saranno anche descritti le procedure di test e l'analisi dei guasti. Alcune piattaforme di sviluppo (EDA) verranno utilizzate per progettare il circuito, per simularlo e per verificare il suo comportamento. Saranno inoltre valutati aspetti di integrità del segnale. Un caso di studio verrà utilizzato dalla progettazione fino al collaudo dell'hardware in laboratorio. Ogni studente dovrà inoltre elaborare e discutere una tesina selezionata all'inizio del semestre.

Il corso consente agli studenti di acquisire le conoscenze e le capacità per applicare tecniche di progettazione di base e avanzate a sistemi digitali complessi. Essi saranno in grado di esaminare ogni aspetto della progettazione della scheda, a partire dalla definizione delle specifiche, le regole di progetto, l'integrità del segnale, fino alla documentazione del progetto.
Al termine del corso lo studente avrà le seguenti competenze e abilità:
' Conoscenza dei problemi relativi alla progettazione di sistemi elettronici complessi, dalle specifiche all'implementazione tramite la simulazione del suo comportamento
' Capacità di descrivere il progetto (requisiti, documentazione, manuali, ...)
' Conoscenza degli standard internazionali e norme (EMC, interfaccia utente, affidabilità)
' Conoscenza delle tecnologie, del flusso di progettazione, delle norme di progettazione per circuiti stampati e la capacità di utilizzare strumenti CAD
' Conoscenza delle proprietà dei materiali, packaging, posizionamento dei componenti, degli effetti termici e la capacità di progettazione tenendo conto di questi problemi
' Conoscenza delle norme EMC/EMI e la capacità di considerare tali norme durante la progettazione
' Conoscenza dei concetti di base degli aspetti produttivi (ergonomia, qualità, certificazione)

Buona conoscenza delle caratteristiche di base dei CMOS, circuiti logici, microprocessori, microcontrollori e memorie. Conoscenze di base della rappresentazione nel dominio della frequenza di sistemi lineari. Conoscenze di base di circuiti elettronici analogici e digitali.

1. Fondamenti di progettazione di sistemi elettronici complessi [10 ore]
a. Le specifiche di progetto: tabella Y, linee guida, standard internazionali e norme
b. Requisiti di progettazione (documentazione, aggiornamenti, collaudo, manutenzione)
c. Concetti di base sulla qualità
d. Ergonomia
2. Strumenti Automatici di ausilio (EDA) alla progettazione, [14 ore]
a. Flusso di progetto
b. simulazione, verifica e realizzazione del layout
c. PCB
3. Selezione dei componenti elettronici [8 ore]
a. Roadmap tecnologica
b. Packaging e problematiche relative
c. Interconnessioni (protocolli, connettori, componenti)
4. Distribuzione dell'alimentazione [8 ore]
a. Distribuzione della potenza
b. Rumore di commutazione
c. Routing dell'alimentazione, condensatori di bypass
5. Analisi di sistemi digitali nel dominio del tempo, temporizzazione dei segnali di clock, temporizzazione di segnali sincroni [8 ore]
6. EMI [12 ore]
a. Conformità alle emissioni irradiate e minimizzazione del rumore di sistema
b. Ulteriori criteri di progettazione PCB, considerazioni sul packaging
c. I circuiti digitali ad alta velocità (tecniche di Misura, Riflettometria nel Dominio del Tempo (TDR), velocità di propagazione)

Pratica. Gli argomenti del corso con una serie di esercizi pratici e numerici.
Tesina. Ogni studente sceglierà un argomento da un elenco di temi relativi agli aspetti della progettazione avanzata di sistemi elettronici. Ogni studente riceverà materiale (documenti scientifici e tecnici, schede tecniche e così via) ed organizzerà una piccola presentazione per i suoi compagni.
Laboratorio. Un caso pratico sarà presentato, a partire dalla progettazione CAD, simulazione ed analisi fino alla realizzazione del PCB finale e delle prove di funzionamento del circuito.

Sul portale web:
' una serie di lucidi sugli argomenti del corso ed esercizi
' Selezione di articoli, schede tecniche, relazioni, appunti applicativi
' Un elenco di link contenenti manuali e articoli su diversi argomenti

Il libro principale utilizzato è:
' Howard Johnson and Martin Graham 'High Speed Digital Design', ed. Prentice Hall (Pearson Italy)

Libri addizionali (opzionali):
' Howard Johnson and Martin Graham 'High Speed Signal Propagation', ed. Prentice Hall (Pearson Italy)
' Tom Granberg 'Digital Techniques for High Speed Design', ed. Prentice Hall (Pearson Italy)

L'esame è così organizzato:
1) un breve (30 minuti) compito scritto (sezione teorica) con 7 domande a risposta chiusa con il peso di 0,5 del punteggio finale; minimo 4/7 risposte devono essere corrette. Nessun testo (libri, appunti e così via) sarà consentito durante la prova.
2) un esercizio scritto (prova pratica - 60 minuti) sull'intero programma (lezioni ed esercitazioni) con il peso di 0,5 del punteggio finale, appunti e libri sono consentiti;
3) una ricerca individuale facoltativa (con tema assegnato all'inizio del semestre) da presentare durante il corso, sarà valutata con il peso di 0,2 del punteggio finale
4) una breve prova orale facoltativa potrebbe essere richiesta se le precedenti 3 parti sono valutate almeno 18/30. Possibile miglioramento (o peggioramento) di 3/30 sul voto finale.