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Elettronica dei Sistemi Digitali - UniNettuno

Elettronica dei Sistemi Digitali - UniNettuno

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Prof.Ing. Paolo Spirito - Università di Napoli Federico II
Prof.Ing. Guido Masetti - Università di Bologna
Prof.Ing. Pier Ugo Calzolari - Università di Bologna

Scopo del corso
Il corso sviluppa l'analisi e la caratterizzazione elettrica dei circuiti integrati digitali, con enfasi sugli aspetti che integrano la tecnologia di realizzazione con le prestazioni statiche e dinamiche di tali circuiti. Vengono discussi, con particolare riferimento alla tecnologia CMOS le soluzioni circuitali e gli elementi di progetto delle porte logiche elementari e dei sottosistemi integrati combinatori e sequenziali più utilizzati. Vengono inoltre analizzate le architetture e i circuiti costituenti le attuali memorie a semiconduttore statiche e dinamiche.

Contenuti
- Caratteristiche statiche e dinamiche delle famiglie logiche. Richiami sulle tecnologie di realizzazione e sulle regole di progetto.
- Porte logiche elementari NMOS e CMOS. Analisi delle prestazioni statiche e dinamiche. Criteri di progetto. Dipendenza dei tempi di propagazione dal layout dei circuiti. Uso del simulatore SPICE come ausilio all'analisi e al progetto di porte logiche.
- Porte logiche bipolari. Analisi delle prestazioni statiche e dinamiche di porte logiche TTL, ECL. Margini di immunità ai disturbi e dipendenza dalla temperatura. Analisi di porte bipolari con il simulatore SPICE.
- Confronto tra prestazioni di porte logiche standard MOS e bipolari. Implementazione di circuiti logici combinatori: porte A-O-I, tri-state, logiche cablate. Circuiti di interfaccia tra famiglie logiche diverse. Analisi di circuiti combinatori con tecnologia MOS e bipolare.
- Circuiti CMOS complessi. Codificatori e decodificatori: implementazione a porte NAND e a NOR. Multiplexer e demultiplexer. Esempi di layout.
- Circuiti dinamici: pass transistors, registri a scorrimento dinamici. Circuiti Domino e NORA. Implementazioni di funzioni logiche complesse con circuiti dinamici. Analisi con SPICE di alcuni circuiti dinamici. Confronto tra logiche statiche e dinamiche.
- Circuiti sequenziali e generatori di forme d'onda. Multivibratori monostabili, bistabili e astabili CMOS. Flip-flop S/R, Master Slave, J/K, D.
- Analisi e progetto di stadi di disaccoppiamento MOS e CMOS. Logiche e buffers BiCMOS. Esempi di analisi di logiche BiCMOS con SPICE. Logiche CMOS e BiCMOS low-voltage.
- Memorie a semiconduttore. Organizzazione delle memorie. Celle per memorie RAM statiche MOS, bipolari e CMOS. Sense amplifiers di memorie RAM dinamiche. Memorie EPROM, EEPROM, memorie flash. Evoluzione delle memorie.

Testi
P. SPIRITO, Elettronica dei sistemi digitali, Editrice l'Ateneo, Napoli, 1995
P.U.CALZOLARI, G.MASSETTI, Elettronica dei sistemi digitali, II parte (Raccolta dei lucidi), Consorzio NETTUNO, Pitagora Editrice, Bologna 1997.

Prerequisiti
Sistemi Elettronici, Dispositivi e circuiti elettronici

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Lezioni nascondi descrizione

Presentazione del corso Elettronica analogica e digitale Metodologia di progetto dei sistemi digitali Argomenti del corso Ausili didattici
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Porte logiche elementari Livelli logici Margini di rumore Tempi di propagazione Porte logiche NAND e NOR
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Tecnologie microelettroniche Processo fotolitografico Processi tecnologici per circuiti integrati Esempio di una struttura MOS Regole di progetto
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Porte logiche NMOS I Parte Invertitore NMOS con carico resistivo Invertitori NMOS con carichi attivi Analisi statica
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Porte logiche NMOS II Parte Analisi dinamica Tracciato dell'invertitore Progetto ad area minima
231 visualizzazioni

Porte logiche NMOS III Parte Tempi di propagazione Potenza dissipata Porte logiche NOR e NAND in tecnologia NMOS
221 visualizzazioni

Porte logiche CMOS I Parte Tecnologia CMOS Invertitori CMOS Caratteristica di trasferimento e margini di rumore Tracciato di invertitore CMOS
306 visualizzazioni

Porte logiche CMOS II Parte Tempo di propagazione Potenza dissipata dinamica Porte NOR e NAND
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Esercitazioni su porte NMOS Analisi statica di invertitori NMOS Analisi dinamica di invertitori NMOS
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Esercitazioni su porte NMOS e CMOS Effetto della capacità di carico su porta NMOS Analisi statica di invertitore CMOS Analisi dinamica di invertitori CMOS
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Porte logiche bipolari I Parte Esercitazione SPICE su invertitori CMOS in cascata; Richiami sul transistore bipolare; Caratteristica I V del transistore
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Porte logiche bipolari II Parte Analisi statica dellinvertitore RTL; Tempo di accumulo del transistore bipolare; Dinamica dellinvertitore RTL
274 visualizzazioni

Porte logiche TTL I Parte Schema elementare di invertitore TTL; Analisi della commutazione basso alto in uscita; Caratteristica di trasferimento dellinv
245 visualizzazioni

Porte logiche TTL II Parte Caratteristiche di ingresso e di uscita; FAN OUT della porta; Potenza dissipata statica; Dinamica dellinvertitore; Porte NAND T
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Porte Logiche TTL III Parte Reti di PULL UP e PULL DOWN; Porte logiche TTL Schottky; Porte TTL S ad alta velocità o a basso consumo
299 visualizzazioni

Esercitazione SPICE su porte TTL Caratteristica di trasferimento di invertitori TTL; Analisi dinamica di porte TTL; Effetto delle capacità di carico sul tem
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Porte logiche ECL I Parte Invertitore elementare in logica non saturata; Schema elettrico dell'invertitore ECL; Analisi dei livelli logici
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Porte logiche ECL II Parte Margini di rumore dell'invertitore ECL; Effetti termici sui livelli logici e sui margini di rumore; Potenza dissipata
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Porte logiche ECL III Parte e circuiti combinatori con porte standard Porte ECL 10k e 100k; Confronto tra le famiglie logiche CMOS, TTL ed ECL; Porte A O
272 visualizzazioni

Connessione ed interfacciamento tra porte logiche Logica cablata wired and e wired or; Porte tri state; Interfacciamento tra famiglie logiche differenti
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I circuiti CMOS complessi I parte
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I circuiti CMOS complessi II parte
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I circuiti CMOS dinamici I parte
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I circuiti CMOS dinamici II parte
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I circuiti CMOS dinamici III parte
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I circuiti rigenerativi I parte
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I circuiti rigenerativi II parte
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I circuiti rigenerativi III parte
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I circuiti rigenerativi IV parte
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I circuiti rigenerativi V parte
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Circuiti buffer I parte
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Circuiti buffer II parte
270 visualizzazioni

Buffer CMOS
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Buffer BiCMOS
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Circuiti BiCMOS Memorie introduzione
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RAM statiche
234 visualizzazioni

RAM statiche avanzate RAM dinamiche I parte
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RAM dinamiche II parte
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Memorie non volatili I parte
261 visualizzazioni

Memorie non volatili II parte Considerazioni finali
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