Insegnamento mutuato da: B010496 - PROGETTO DI SISTEMI DIGITALI Laurea Magistrale in INGEGNERIA ELETTRONICA
Lingua Insegnamento
Italiano (con slide in Inglese)
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. 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.
Testo parzialmente di riferimento:
Horowitz-Hill, "L'arte dell'elettronica", Zanichelli ed., 2018
Obiettivi Formativi
1) Conoscenza delle principali problematiche nel 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.
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.
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 esteso Richiami sulle caratteristiche spettrali
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.)
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), in
continuità con quanto utilizzato nel corso “Laboratorio di Sistemi
Elettronici”.