Circuiti Integrati. Anno Accademico 2012/2013 Massimo Barbaro

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Ida Monaco
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1 Circuiti Integrati Anno Accademico 2012/2013 Massimo Barbaro Università di Cagliari Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica Laboratorio di Elettronica (EOLAB)

2 Informazioni sul corso Massimo BARBARO Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica Padiglione B, secondo piano Tel Orario di ricevimento: su appuntamento da fissare per . 2

secondo piano Tel. 070675 5770 Email: barbaro@unica.

3 Calcolatori Elettronici Prerequisiti Culturali Porte Logiche Logica combinatoria e sequenziale Dispositivi Elettronici Equazioni caratteristiche del transistor MOS Processo CMOS Elettronica Amplificatore come scatola chiusa (black-box) Retroazione Stabilità 3

Equazioni caratteristiche del transistor MOS Processo CMOS

4 Obiettivi Comprendere il funzionamento base dei circuiti digitali e analogici in tecnologia CMOS ed il loro impatto sulle caratteristiche dei sistemi in cui sono impiegati. Essere in grado di progettare porte logiche combinatorie e sequenziali a livello transistor. Essere in grado di progettare circuiti di amplificazione ed elaborazione del segnale. Conoscere e utilizzare gli strumenti CAD di ausilio alla progettazione di circuiti integrati. Capire il legame fra l elettronica (i circuiti, i blocchi combinatori e sequenziali) all interno dei sistemi ed il funzionamento dei sistemi stessi. 4

Essere in grado di progettare circuiti di amplificazione ed elaborazione del segnale.

5 Ore di lezione: 100 Struttura del Corso Libri di testo: - CMOS: Circuit Design, Layout and Simulation Jacob Baker Ed. Wiley (in inglese) Disponibile su amazon.it a in versione rilegata e a in versione e- book. Sito del libro: cmosedu.com - Lucidi di lezione Struttura dell esame: scritto e orale Durante l anno saranno svolte regolarmente delle esercitazioni. Le esercitazioni svolte verranno valutate e contribuiranno alla definizione del voto finale. Sito del corso: 5

com - Lucidi di lezione Struttura dell esame: scritto e orale Durante l anno saranno svolte regolarmente delle esercitazioni.

6 CAD/EDA: Strumenti di studio Utilizzeremo una suite di prodotti professionali chiamata Cadence che include: Editor di layout (Virtuoso) Editor di schematico (Composer) Simulatore tipo spice (Spectre) La suite non è disponibile gratuitamente ma sarà installata nei PC del laboratorio didattico. Sarà disponibile un CD, in portineria del Padiglione B, con il materiale e le istruzioni per l installazione e la registrazione 6

suite non è disponibile gratuitamente ma sarà installata nei PC del laboratorio didattico.

7 Orario LUN MAR MER GIO VEN 8:00-9:00 9:00-10:00 10:00-11:00 ESERC. 11:00-12:00 TEORIA ESERC. 12:00-13:00 TEORIA ESERC. 13:00-14:00 14:00-15:00 15:00-16:00 16:00-17:00 TEORIA TEORIA 17:00-18:00 TEORIA TEORIA 18:00-19:00 TEORIA 19:00-20:00 7

13:00-14:00 14:00-15:00 15:00-16:00 16:00-17:00 TEORIA

8 Programma dettagliato (1) Introduzione ai sistemi elettronici Concetti di base (analogico vs. digitale) Processo CMOS (cap ) Struttura del transistor MOS Processo realizzativo Layer - Equazioni Modelli del MOS per la progettazione analogica e digitale Elementi di layout Rumore elettrico (cap. 8) Tipologie di rumore elettrico (termico, flicker, shot) Rumore elettrico in un circuito Rapporto segnale/rumore Inverter CMOS (cap. 11) Caratteristica di trasferimento statica (VTC) Margini di rumore Layout - Caratteristiche dinamiche (tempo di propagazione) Dissipazione di potenza - Dimensionamento 8

9 Programma dettagliato (2) Circuiti Logici (cap ) Logiche statiche (CMOS, pass-transistor) Logiche dinamiche (concetto di base, domino, np-cmos) Latch e flip-flop Memorie a semiconduttore (cap.16) Classificazione delle memorie Architetture di memorie ROM RAM RAM non volatili Circuiti base (elemento di memoria, sense amplifier) Circuiti digitali speciali (cap.18-19) Trigger di Schmitt Multivibratori - Buffer di ingresso Charge pump Phase-Locked Loop e Delay-Locked Loop Specchi di corrente (cap. 20) Specchio di corrente semplice Strutture cascode Circuiti di polarizzazione 9

10 Programma dettagliato (3) Amplificatori (cap. 21) Generalità Punto di lavoro e progettazione - Topologia a source comune Topologia a gate comune Inseguitore di source Amplificatore cascode Push-pull Amplificatori differenziali (cap. 22) Generalità Coppia differenziale Amplificatori differenziali cascode Common-Mode Rejection Ratio (CMRR) Coppia differenziale con carico attivo Circuiti Fully-Differential Generatori di tensioni di riferimento (cap. 23) Generatori MOS-resistore Circuiti basati su bandgap Amplificatori operazionali (cap ) Amplificatore due-stadi Operational Transconductance Amplifier (OTA) Polarizzazione Common-Mode Feedback (CMFB) 10

11 Programma dettagliato (4) Circuiti dinamici (cap. 25) Il MOS come interruttore Sample&Hold Comparatori Circuiti a capacità commutate Convertitori (cap ) Generalità Architetture di conversione (Resistor String, R2R, Current Steering, Charge-scaling, Ciclici, Pipeline, Flash, Duestadi, Ad approssimazioni successive, ovesampling) - Implementazione 11

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