Questo insegnamento completa le nozioni base di Elettronica fornite nel precedente 'Sistemi e tecnologie elettroniche', con analisi dettagliate di sistemi elettronici di media complessità, comprendenti parti analogiche e parti digitali, e introducendo elementi relativi al progetto degli stessi. L'insegnamento comprende anche nozioni di Misure Elettroniche, con riferimento ai metodi di misura, alla strumentazione, ai sensori e loro interfacciamento.

Capacità di analizzare circuiti utilizzanti circuiti analogici, digitali e convertitori A/D e D/A. Comprensione della caratteristiche di componenti e dispositivi anche integrati, capacità di utilizzare i data sheet. Capacità di definire le caratteristiche dei blocchi funzionali, e di progettare blocchi di limitata complessità utilizzando componenti integrati commerciali.
Conoscenza delle problematiche e delle tecniche di interfacciamento e di comunicazione tra moduli; protocolli base, progetto di semplici interfacce.
Conoscenza delle diverse tecniche realizzative e dei flussi di progetto per sistemi elettronici, con i relativi parametri (velocità, consumo, costo) e caratteristiche.
Conoscenza delle tecniche e procedure per misure di media complessità, capacità di utilizzare la relativa strumentazione. Conoscenza delle tecniche di misura automatica. Capacità di impostare la caratterizzazione di sottosistemi elettronici, scelta degli strumenti di misura, redazione dei relativi report di misura e collaudo.

Analisi di reti elettriche e caratteristiche dei segnali nel dominio del tempo e in frequenza. Modelli e caratteristiche di diodi, transistori MOS and BJT, amplificatori operazionali. Comportamento, parametri e modelli di amplificatori operazionali reali e dei circuiti logici base. Strumenti e tecniche di misura base (tensioni, corrente, analisi spettrale); analisi anche quantitativa degli errori di misura.

1 Circuiti logici sequenziali : (12 ore)
richiami sui Flip-Flop base; divisori di frequenza, contatori, registri;
struttura e tempistica di macchie a stati finiti
logiche a matrice, PLA

2 Tecnologie di integrazione, famiglie logiche, memorie (6 ore)
cenni al processo CMOS
memorie: classificazione e architettura interna (ROM, PROM, EPROM, EEPROM, flash, SRAM, DRAM)

3 Bus e interconnessioni (20 ore)
Richiami su linee di trasmissione, riflessioni, terminazioni, diafonia.
Modello a strati per le interconnessioni; topologie, classificazione.
Sincronizzazione, Protocolli per lettura e scrittura, Protocolli master-slave e multi-master, arbitri
Esempi di protocolli standard
Tecniche per la distribuzione di clock, segnali e alimentazione

4 Sistemi di alimentazione (6 ore)
Gestione dell'energia: Alimentatori/Caricabatterie
Raddrizzatori a singola e doppia semionda
Controllo a larghezza di impulso
Regolatori dissipativi e a commutazione, Esempi di dispositivi integrati

5 Sistemi di acquisizione dati (22 ore)
Sistemi di conversione, campionamento e quantizzazione
Tecniche e circuiti per conversione A/D a D/A
Condizionamento del segnale, Multiplexer, Sample/hold
Sistemi analogico/digitali, esempio di sistema complesso con microP/DSP o FPGA

6 Misure elettroniche (36 ore)
Modelli di Incertezza, misurazioni dirette/indirette
Strumentazione: oscilloscopio digitale, voltmetri digitali, voltmetri AC
Misure di tempo e Frequenza
Generatori di Segnale, sintetizzatori
Misure a RF

7 Sensori (8 ore)
Sensori analogici, a soglia, digitali
Sensori di posizione/velocità/accelerazione, forza/pressione, temperatura
Interfacciamento dei sensori con i sistemi di acquisizione

L'insegnamento prevede esercitazioni in aula, consistenti nell'analisi di circuiti o sistemi elettronici e piccoli progetti, legati agli argomenti delle lezioni. Sono previste come parte essenziale anche esperienze di laboratorio, condotte da gruppi di studenti presso i Laboratori Didattici del Dipartimento (LED), con redazione di una relazione sui progetti e sulle misure effettuate. Gli argomenti delle esercitazioni sperimentali sono:
- circuiti logici sequenziali
- interconnessioni digitali, riflessioni, terminazioni
- comparatori di soglia (generatore quadro/triangolo)
- convertitori D/A e A/D
- Misure di tensione e di corrente
- Oscilloscopi digitali
- Misure di Frequenza

Il testo di riferimento, che copre buona parte degli argomenti è:

Neil Storey: Electronics: A Systems Approach (4th edition), Pearson Education, ISBN: 9780273719182

Sono disponibili copie dei lucidi utilizzati nelle lezioni, esempi di scritti di esame ed esercizi, e i manuali per le esercitazioni di laboratorio. Tutto il materiale didattico è scaricabile da un sito web o attraverso il portale.

L'esame finale comprende uno scritto e un orale. Lo scritto comprende esercizi numerici di progetto relativi agli argomenti principali, e ogni esercizio è articolato su 4-6 domande. Il tempo assegnato per la soluzione è di 2 ore, e per superare lo scritto occorre rispondere correttamente almeno alle prime due domande di ciascun esercizio.
Il voto finale è una media pesata della valutazione di scritto e orale (peso 0,8) e delle relazioni di laboratorio (peso 0,2). E' possibile sostenere un orale integrativo (durata di 15'-20', su tutti gli argomenti trattati nelle lezioni e nei laboratori), e acquisire punti aggiuntivi con relazioni di approfondimento su argomenti specifici, o preparando appunti delle lezioni riutilizzabili negli anni successivi. Le regole dettagliate per orale, relazioni e appunti sono indicate durante la prima lezione.