Docente/i: Danilo Manstretta  

Denominazione del corso: Filtri e convertitori()
Codice del corso: 503271
Corso di laurea: Ingegneria Elettronica
Sede: Pavia
Settore scientifico disciplinare: ING-INF/01
L'insegnamento è caratterizzante per: Ingegneria Elettronica
Crediti formativi: CFU 6
Sito web del corso: http://www-3.unipv.it/microlab/drupal-5.3/?q=node/317

Obiettivi formativi specifici

Il corso si rivolge agli studenti che intendano approfondire le tematiche relative alla progettazione delle interfacce analogico-digitali. L'obiettivo del corso è di fornire le conoscenze teoriche e le competenze nell'utilizzo dei principali strumenti CAD necessarie per affrontare la progettazione delle principali tipologie di filtri analogici e di convertitori A/D e D/A nei moderni circuiti integrati.

Programma del corso

Il corso è strutturato in due parti: la prima parte è dedicata alla progettazione delle principali tipologie di filtri analogici integrati, la seconda parte fornisce una introduzione alla progettazione delle principali architetture di convertitori D/A e A/D. Alle lezioni in aula si affiancano alcuni piccoli progetti svolti con l'ausilio di strumenti CAD.

Introduzione ai filtri
Tipi di filtri. Normalizzazione e de-normalizzazione: scalamento in frequenza e in impedenza. Trasformazione di frequenza.
Approssimazione della funzione di trasferimento: caratteristiche di trasferimento di Butterworth, Chebyshev ed ellittiche. Funzioni di rete: (Butterworth, Chebyshev ed Ellittiche)
Sintesi di reti passive: reti senza perdite, realizzazioni canoniche. Reti a scala di tipo LC terminate singolarmente o doppiamente.
Sensitività di un filtro.

Filtri analogici integrati
Principali tipologie di filtri analogici integrati (RC attivo, gmC e SC), blocchi costitutivi e flussi di progettazione

• Filtri di tipo RC attivo.
  Celle biquadratiche di tipo RC Attivo.
  Filtri RC attivo di ordine superiore.
  Esercitazione sulla progettazione di un filtro RC attivo con l’uso di Cadence
• Filtri basati su operazionali a transconduttanza (gm-C):
  Filtro gm-c del primo ordine.
  Cella biquadratica gm-c.
  Principali limitazioni: guadagno e banda finita, ecc.
  Sistemi di regolazione automatica della frequenza di taglio
  Esercitazione sulla progettazione di un filtro di tipo gm-C con l’uso di Cadence
• Filtri del tipo Switched-Capacitors:
  Concetto di filtro SC.
  Cella biquadratica di Flesher and Laker.
  Esercitazione sulla progettazione di un filtro di tipo Switched Capacitor.

Introduzione ai convertitori A/D e D/A
Principali architetture di convertitori D/A e A/D, metriche per la misura delle performance, blocchi costitutivi e tecniche per il miglioramento delle performance.

• Introduzione alle principali architetture di Convertitori D/A: misure delle performance, principi di funzionamento, strutture a scala di resistori, a divisione di corrente e a divisione di carica
• Introduzione alle principali architetture di Convertitori A/D: misure delle performance, strutture flash e two-step flash, strutture a ripiegamento e ad interpolazione, strutture pipeline, convertitori ad approssimazioni successive, convertitori interleaved, convertitori sigma-delta
• Blocchi di base per la realizzazione di sistemi di conversione: amplificatori, comparatori, circuiti di S/H
• Esercitazione sulla progettazione della parte analogica di un convertitore di tipo Delta Sigma e/o PIPELINE

Prerequisiti

Il corso presuppone la conoscenza delle caratteristiche di funzionamento dei dispositivi elettronici allo stato solido (specialmente il transistore MOS) e dei modelli che li descrivono oltre alle conoscenze di base sull’analisi e la progettazione di circuiti elettronici elementari (Elettronica I e Progettazione Elettronica ) e delle principali topologie di amplificatori operazionali (Sistemi Analogici Integrati).

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 30
Esercitazioni (ore/anno in aula): 0
Attività pratiche (ore/anno in aula): 42

Materiale didattico consigliato

Le presentazioni utilizzate durante le lezioni ed i temi d'esame risolti relativi agli ultimi appelli sono disponibili all'indirizzo http://www-3.unipv.it/microlab/drupal-5.3/?q=node/319.

Kendall Su. Analog Filters, Second Edition.. Kluwer Academic Publisher Group, The netherland.

B. Razavi. Principles of Data Conversion System Design. IEEE Press.

M. Gustavson, J. J. Wikner, N.N. Tan.. CMOS Data Converters for Communications. Kluwer Academic Publisher.

Haideh Khorramabadi . Dispense del Corso "EE247 - Analog-Digital Interfaces in VLSI Technology ". Disponibili sul sito del Dept. EECS di Berkeley: http://inst.eecs.berkeley.edu/~ee247/.

Modalità di verifica dell'apprendimento

La valutazione finale è costituita da una prova scritta con successiva discussione orale. Per gli studenti che scelgono di svolgere un progetto individuale la prova finale consiste in una presentazione del progetto seguita da una discussione orale.