Corsi di. Elettronica I (12 CFU 110 h) Laurea Ing. Elettronica 2 anno Elettronica per TLC (12 CFU 110 h) Laurea Ing. TLC 2 anno.

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Simone Ferrara
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1 Corsi di Elettronica I (12 CFU 110 h) Laurea Ing. Elettronica 2 anno Elettronica per TLC (12 CFU 110 h) Laurea Ing. TLC 2 anno Elettronica I Elettronica per TLC marzo-aprile F. Della Corte, S. Rao analogica, 6 CFU maggio-giugno P. Zicari, F. Della Corte digitale, 6 CFU F. Della Corte, S. Rao analogica + digitale, 2+3 CFU Ele-A-1

2 Elettronica: studio dei dispositivi (1), dei circuiti (2) e delle relative tecnologie (3) per il trattamento dei segnali elettrici o della potenza elettrica. trattamento: rivelazione, amplificazione, filtraggio, elaborazione, memorizzazione, condizionamento, distribuzione.. Elettronica Circuitale Circuiti Analogici Circuiti Digitali Circuiti per il Condizionamento della Potenza Ele-A-2

3 Testi consigliati per la prima parte del Corso A. Sedra - K. Smith Microelectronic circuits - Ed. Oxford University Press A. Sedra - K. Smith Circuiti per la Microeletronica - Ed. Edizioni Ingegneria > Power Point Overheads (50MB) testi di consultazione R.C. Jaeger Microelettronica Ed. McGraw-Hill J. Millman - C.C. Halkias Microelettronica Ed. Boringhieri Appunti degli anni precedenti (forniti in un CD assieme ad altro materiale: slides adoperate per le lezioni, esercizi d esame, software di simulazione circuitale, elenco di domande per l autovalutazione,..) Ele-A-3 3

4 Modalità d esame Prova scritta: Sono proposti 4-5 esercizi numerici sull intero programma. Scaduto il tempo fissato, sono proposte alcune domande di teoria. Il voto totale è somma delle votazioni ottenute fra esercizi e teoria Prova orale: in genere è facoltativa, ma in alcuni casi è obbligatoria o fortemente consigliata Tesina sulla progettazione e simulazione di un circuito assegnato a fine corso singolarmente ad ogni studente Ele-A-4

5 Argomenti della prima parte del Corso: - elementi di fisica dei semiconduttori (8 ore) - diodo a giunzione: caratteristiche e circuiti (14 ore) - BJT: caratteristiche e circuiti (18 ore) - MOSFET: caratteristiche e circuiti (10 ore) - simulazione di circuiti (4 ore) 25% del tempo dedicato ad esercitazioni Nella seconda parte del corso sono previste alcune esercitazioni in laboratorio (Laboratorio MEDNET) Propedeuticità non ufficiali: Fisica, Elettrotecnica Ele-A-5

6 Laboratorio di Elettronica MEDNET sensore di temperatura wireless con antenna integrata 2006 (tecnologia CMOS 800 nm) Ele-A-6

7 Laboratorio di Elettronica MEDNET sensore di temperatura wireless con antenna integrata 2008 (tecnologia CMOS 350 nm) Ele-A-7

8 Linearità di f(t) Voltage [V] Frequency [MHz] Ele-A-8

9 ENIAC - Il primo calcolatore elettronico a valvole della storia (1946) L=20 m H>2,5 m valvole 30 T 150 kw 80 caratteri Ele-A-9

10 Il primo transistor della storia (1948) Bell Labs Ele-A-10

11 William Shockley John Bardeen Walter H. Brattain Premio Nobel per la Fisica, 1956 Ele-A-11

12 Il primo circuito integrato della storia (1966) MOTOROLA 5 transistor oggi nel mondo si vendono ogni anno circa transistor Ele-A-12

13 La Intel viene fondata nel 1968 da Gordon Moore e Bob Noyce, che avevano partecipato alla creazione della Fairchild Semicondictors Entrambi avevano collaborato in precedenza con W. Schokley Nel 1968 Moore aveva 39 anni e Noyce 41 anni Ele-A-13

14 I primi successi arrivano nel 1970 con la 1103, 1 kbit DRAM. Il basso costo la rendono popolare fra i costruttori di mainframe Alla fine del 1971 immettono sul mercato il 4004, il primo microprocessore della storia. Ha la stessa potenza di calcolo dell ENIAC ma misura pochi cm 2 e costa solo 200 $ Ele-A-14

15 1000 transistor 1 MHz Il 4004 viene utilizzato in calcolatrici senza pretese (Busycom) Ele-A-15

16 Chi avesse acquistato una azione Intel nel 1971 a 23,50 $, si sarebbe trovato a possedere nel 1995 ben 152 azioni a 57 $ l una Ele-A-16

17 1978 esce l 8086 su cui si basano i primi PC IBM 1980 progetto ETHERNET (con Digital e Xerox) 1982 esce l Ele-A-17

Dietro le grandi scoperte della Intel c e anche il lavoro di Federico Faggin, nato a Vicenza nel 1941, e laureato in Ingegneria Elettronica a Padova Dopo aver lavorato alla SGS (Agrate), nel 1971

18 Dietro le grandi scoperte della Intel c e anche il lavoro di Federico Faggin, nato a Vicenza nel 1941, e laureato in Ingegneria Elettronica a Padova Dopo aver lavorato alla SGS (Agrate), nel 1971 passa alla Intel e partecipa in modo determinante allla realizzazione del 4004, del 8008 ed infine del celebre 8086 Nel 1974 Faggin ha creato una propria azienda, la Zilog, Inc., e ha progettato un altro importante processore noto con la sigla Z80 Ele-A-18

19 Legge di Moore (1965) the number of transistors on a chip doubles about every two years Ele-A-19 grafico originale del 1965

20 Electronics, Volume 38, Number 8, April 19, 1965 Ele-A-20

21 Ele-A-21

22 Power (Watts) Pentium proc 18KW 5KW 1.5KW 500W Year Ele-A-22

23 Wafer di silicio da 10 Ele-A-23

24 Wafer di silicio da 10 microchip Ele-A-24

25 Perché bisogna fare microchip sempre più piccoli? Ele-A-25

26 A causa di 7 difetti, la produttività è stata di 1 su 4 Ele-A-26

27 Nel secondo caso, a parità di difetti, la produttività è stata di 19 su 24 Ele-A-27

Un segnale le cui caratteristiche non cambiano nel tempo non trasporta informazioni [p. es.

28 segnale: grandezza elettrica (v,i) le cui caratteristiche cambiano nel tempo. Alle variazioni nel tempo è associata una informazione. Un segnale le cui caratteristiche non cambiano nel tempo non trasporta informazioni [p. es.: segnale sinusoidale, V a sin( t + ), con V a, e costanti nel tempo]. Se invece V a (t), oppure (t), oppure (t), si ha trasporto di informazione (modulazione di ampiezza, di frequenza, di fase) Ele-A-28

29 Quasi sempre opereremo su segnali sinusoidali con Va, e costanti nel tempo. Infatti i segnali sinusoidali sono importanti per un altro motivo: un segnale qualsiasi può essere scomposto in una somma di infiniti ed opportuni segnali sinusoidali (serie di Fourier) v t A sin 2 f t i 1 i i in cui f 1 è la frequenza fondamentale e f 2 = 2 f 1, f 3 = 3 f 1,... Ele-A-29 f (Hz)

30 campionamento di un segnale Ele-A-30

31 un caso particolare: il segnale binario Ele-A-31

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