Insegnamento mutuato da: B010766 - PROGETTO DI SISTEMI DIGITALI Laurea Magistrale in INGEGNERIA ELETTRONICA
Lingua Insegnamento
Italiano
Contenuto del corso
Sono discusse le problematiche generali di progetto di un sistema digitale, e sono presentati diversi esempi, anche per applicazioni biomedicali. In particolare, sono trattati i seguenti argomenti: Criteri generali di progetto, Problematiche di “lay-out”, progetto di circuiti stampati, sistemi di conversione A/D e D/A per acquisizione e generazione di segnali, processing digitale veloce su FPGA e System-of-Chip. Il corso è integrato da numerose esercitazioni di laboratorio.
Dispense del corso fornite dal docente. Data sheets e Note Applicative relative a
dispositivi commerciali di riferimento.
Obiettivi Formativi
1) Conoscenza delle principali problematiche di progetto di un sistema digitale
2) Capacità di valutare, anche con approccio sperimentale, le prestazioni di un sistema digitale
3) Capacità di dimensionare sistemi di conversione AD e DA, progettandone l'architettura attraverso la scelta dei dispositivi più adatti.
4) Capacità di implementare una catena di elaborazione ad alte prestazioni su FPGA e/o System-on-Chip
Prerequisiti
Circuiti elettronici elementari: ELETTRONICA GENERALE, ELETTRONICA APPLICATA
Circuiti logici di base, espressioni logiche elementari:
ELETTRONICA DEI SISTEMI DIGITALI
Metodi Didattici
Lezioni e Seminari in aula.
Esercitazioni in aula e laboratorio.
Altre Informazioni
Per gli studenti provenienti da Corsi di Laurea diversi dal Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica, il programma può essere esteso a 9 CFU, mutuando i crediti aggiuntivi dal Corso "Laboratorio di sistemi digitali". Si suggerisce di consultare i docenti di tale Corso in merito.
Modalità di verifica apprendimento
L'esame consiste in una prova orale. La prova orale può essere sostituita da una prova scritta di esonero sostenuta al termine delle lezioni. In entrambi i casi, lo scopo è verificare:
- attraverso domande teoriche, la conoscenza acquisita circa le principali caratteristiche e criteri di progetto di un sistema digitale;
- attraverso esercizi, la capacità di progettare porzioni di un sistema digitale con specifiche assegnate
Programma del corso
Richiami sulle caratteristiche spettrali dei segnali digitali
Sistemi di conversione A/D e D/A per acquisizione e generazione di segnali:
Dispositivi elettronici fondamentali nei sistemi di conversione A/D e D/A:
- Interruttori bipolari e CMOS
- comparatori
- amplificatori a basso rumore
Sistemi di conversione analogica-digitale:
- Parametri dinamici significativi nei circuiti Sample/Track & Hold e nei convertitori A/D.
- Convertitori Sigma-Delta, flash, subranging e pipeline, LVDS data bus.
- Tecniche sperimentali per valutare le prestazioni statiche e dinamiche di un sistema di conversione. Numero effettivo di bit.
Esempi di progetto di sistemi di acquisizione
Sistemi di conversione digitale-analogica:
- architetture e parametri significativi dei convertitori D/A
- convertitore sigma-delta
- moltiplicatori D/A
- sintetizzatori digitali
Progetto di un sistema per la generazione di forme d’onda arbitrarie
Criteri generali di progetto dei sistemi digitali.
Problematiche di "lay-out" (loop di corrente, condensatori e capacità di blocco.), criteri di progetto dei circuiti stampati, problematiche relative alla distribuzione dell'alimentazione.
Progetto di un sistema digitale per uso biomedicale (Sarà illustrato, a titolo di esempio, il progetto di un sistema biomedicale digitale, a partire dalle previste modalità di funzionamento e le relative specifiche, fino alla realizzazione su circuito stampato e il test.)
Elaborazione numerica in FPGA+Sytem-on-Chip
- Operazioni matematiche in FPGA a virgola fissa (somma, prodotto, inversione di segno, valore assoluto, etc)
- Progetto di una catena di elaborazione numerica (esempio di un filtro FIR con alto throughput)
- Utilizzo del processore embedded
Esercitazioni di laboratorio
Gruppi omogenei di studenti saranno incaricati di studiare, progettare e realizzare un sistema di acquisizione ed elaborazione numerica di segnali su specifiche assegnate. Le attività si svolgeranno preso il laboratorio di elettronica e si concentreranno su una scheda basata su un dispositivo “System on Chip” di ultima generazione (Fpga + dual-core Cortex-A9).