Insegnamento mutuato da: B010496 - PROGETTO DI SISTEMI DIGITALI Laurea Magistrale in INGEGNERIA DEI SISTEMI ELETTRONICI Curriculum SISTEMI ELETTRONICI PER L'INDUSTRIA
Lingua Insegnamento
Italiano (con slide in Inglese)
Contenuto del corso
Sono discusse, con approccio multidisciplinare, le problematiche generali di progetto di un sistema digitale, e sono presentati diversi esempi, per applicazioni industriali e biomedicali. In particolare, sono trattati i seguenti argomenti: Criteri generali di progetto, Problematiche di “lay-out”, progetto di circuiti stampati, progetto di sistemi di conversione A/D e D/A per acquisizione e generazione di segnali. Il corso è integrato da 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. Uso di applicativi di tipologia "Student Response System"
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.
- 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”.
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Questo insegnamento concorre alla realizzazione degli obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile