Questo insegnamento completa le nozioni base di Elettronica fornite nel precedente 'Sistemi Elettronici, Tecnologie e Misure', con analisi dettagliate di sistemi elettronici di media complessità, focalizzando l’attenzione sull’Elettronica Digitale, l’interfacciamento col mondo esterno (conversione Analogico/Digitale e Digitale/Analogica).

Capacità di analizzare circuiti utilizzanti circuiti digitali e convertitori A/D e D/A. Comprensione delle 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.

Analisi di reti elettriche e caratteristiche dei segnali nel dominio del tempo e della 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.

Circuiti digitali combinatori (18 ore) - Specifiche funzionali. - Tecnologia NMOS, PMOS e CMOS. - Caratteristiche elettriche e di interfacciamento. Circuiti logici complessi (21 ore) - Richiami sui circuiti base della logica sequenziale - Analisi del funzionamento e delle prestazioni di circuiti sequenziali - Memorie volatili e non volatili: architettura e funzionamento - Circuiti Programmabili: tecnologia, architettura interna e uso delle FPGA Bus e interconnessioni (15 ore) - Richiami su linee di trasmissione, riflessioni, terminazioni, diafonia. - Modello a strati per le interconnessioni; topologie, classificazione. - Sincronizzazione, Protocolli per lettura e scrittura - Tecniche per la distribuzione di clock, segnali e alimentazione Sistemi di acquisizione dati (15 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 - Organizzazione dell’industria elettronica e dei semiconduttori Sistemi di potenza e di alimentazione (8 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 Interfacciamento con sensori e attuatori (3 ore) - Amplificatori di condizionamento e da strumentazione - Uso del MOSFET in commutazione. - Circuiti a semiponte e a ponte.

L'insegnamento prevede esercitazioni in aula, consistenti nell'analisi di circuiti o sistemi elettronici e piccoli progetti, legati agli argomenti delle lezioni. Obiettivo dei laboratori (per un totale di 15 ore complessive) è di concretizzare quanto presentato a lezione, tramite il montaggio di semplici circuiti. L’organizzazione sarà tale da favorire il lavoro di gruppo e richiederà la stesura di relazioni. I laboratori sono facoltativi e coprono: circuiti digitali combinaori e sequenziali, linee di trasmissione conversione A/D e D/A. Le relazioni di laboratorio contribuiscono fino a 4 punti al voto finale.

F. Maloberti: Understanding Microelectronics: A Top-Down Approach; Wiley, December 2011, ISBN: 978-0-470-74555-7. M. Zamboni, F. Divia’: Elettronica dei sistemi di interconnessione ed acquisizione dati; Clut, ISBN 88-7992-116-9

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa; Elaborato scritto prodotto in gruppo;

Exam: Written test; Optional oral exam; Group essay;

... L’esame finale comprende una prova scritta ed un orale facoltativo. Lo scritto, che non permette l'uso di materiale didattico (libri, appunti, ...) comprende esercizi numerici relativi agli argomenti principali (circuiti digitali, linee di trasmissione e sistemi di acquisizione dati). Il tempo assegnato per la soluzione è di 2 ore. Il voto massimo dello scritto e' 28 punti. Le relazioni di laboratorio valutate dai docenti contribuiscono fino a 4 punti aggiuntivi. L’orale facoltativo ha una durata di 15’-20’, e riguarda tutti gli argomenti trattati nelle lezioni e nei laboratori. Il contributo dell'orale al voto finale va da -3 a +3 punti.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.