Docente/i: Carla Vacchi  

Denominazione del corso: Elettronica dei sistemi digitali (laboratorio)
Codice del corso: 502519
Corso di laurea: Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni
Settore scientifico disciplinare: ING-INF/01
Crediti formativi: CFU 6
Sito web del corso: http://www.unipv.it/vacchi/ESDigLab.html

Obiettivi formativi specifici

Il corso è pensato per studenti che intendano approfondire le proprie competenze nella progettazione di sistemi elettronici digitali di media complessità implementabili mediante ASIC, FPGA o microcontrollori. Sono considerati sia gli aspetti metodologici sia quelli pratici con attività sperimentali, esempi e casi significativi. Agli studenti verranno presentati anche progetti di sistemi che interagiscono con processi fisici. Le attività comprenderanno la verifica sperimentale, la stesura di un rapporto tecnico sul progetto e la caratterizzazione del sistema elettronico. A fine corso verrà verificato che lo studente abbia appreso i metodi per descrivere, simulare ed analizzare il comportamento di un sistema e che sia capace di progettare un piccolo sistema digitale (o misto analogico/digitale) a partire dalla specifica fino alla implementazione reale su scheda.

Programma del corso

Application Specific Integrated Circuit
Progetto di Standard Cells, metodi per il layout simbolico. Sintesi automatica di circuiti e sistemi digitali. Simulatori, editor per schemi circuitali e layout, Design rule Checkers, Circuit extractors. Reliability.

Logiche programmabili
PAL, PLA, CPLD, FPGA. Flusso di progetto. Risorse su FPGA (memorie, moltiplicatori, PLL, clock). Disponibilità, utilizzo ed applicazioni di IP. Input/Output.

Microcontrollori
Struttura interna, periferiche, timer, convertitori A/D, oscillatori per la generazione del clock.

Interconnessioni
Protocolli, componenti, connettori. Driver per carichi analogici e digitali, pilotaggio PWM, signal conditioning, signal integrity. Trasmissione sincrona ed asincrona.

Regolatori e riferimenti
Generalità sui regolatori lineari e switching. Riferimenti di tensione e di corrente. Distribuzione di massa ed alimentazione.

Laboratori
Progetto e realizzazione di un sistema digitale con caratteristiche multidisciplinari, basato su semplici microcontrollori (in linguaggio C) o su logiche programmabili (in VHDL). Sono disponibili schede di valutazione per verificare la funzionalità dei progetti. Le esercitazioni vertono su casi significativi riguardanti dispositivi medici, elettronica di consumo, controllo dei processi e applicazioni industriali, dalle specifiche, al progetto CAD, alla selezione dei componenti, fino alla realizzazione di una PCB con collaudo. Viene richiesto un report per la parte orale dell’esame.

Prerequisiti

Conoscenza delle principali leggi che governano i sistemi elettrici. Basi di elettronica digitale (celle elementari standard, logica combinatoria e sequenziale, circuiti aritmetici, memorie). Conoscenze base di linguaggio C. Lo studente dovrebbe avere familiarità con la strumentazione di laboratorio (oscilloscopio, power supply, generatore di segnali).

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 26
Esercitazioni (ore/anno in aula): 0
Attività pratiche (ore/anno in aula): 56

Materiale didattico consigliato

Modalità di verifica dell'apprendimento

L’esame consiste in una parte scritta e in una orale, entrambe obbligatorie. Il test scritto (peso 50% sulla valutazione finale) ha lo scopo di verificare la conoscenza dello studente riguardo agli aspetti teorici attraverso semplici esercizi numerici, domande a risposta chiusa e progetto di piccoli sistemi analogici/digitali a partire dalle specifiche. Durante la prova orale verrà valutata, a partire dai report scritti durante le attività di laboratorio, la capacità dello studente di progettare sistemi, scegliendo l’approccio più conveniente per la realizzazione di una funzione data.