SISTEMI ELETTRONICI (Ing Telecomunicazioni, AA )

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1 SISTEMI ELETTRONICI (Ing Telecomunicazioni, AA ) Lezione A0: Introduzione Organizzazione del modulo, obiettivi, materiale didattico, Scomposizione di un sistema complesso in moduli funzionali, Diversi livelli di descrizione, comportamento e struttura (cosa fa, come lo fa) Rappresentazioni di segnali in tempo e in frequenza Segnali analogici e numerici, loro parametri (ampiezza, banda, N, bit rate, ) Il rumore come errore su un segnale, vantaggi derivanti dall'uso di segnali digitali Laboratorio 1: Uso di PSPICE e misure Prendere familiarità con PSPICE Trattare con PSPICE reti varie, celle RC e RLC, doppi bipoli. Comportamento T e F di celle RC Uso del simulatore circuitale PSPICE Confronto caloci/simulazioni/misure Lezione B1: Tipi di amplificatori e loro parametri Definizione di amplificatore, segnale, alimentazione Parametri principali che descrivono un amplificatore (Av, Ri, Ro, banda) Modelli di amplificatori come doppi bipoli Vari tipi di amplificatori (tensione, transresistenza, ), loro caratteristiche Passare da rete con generatore pilotato a doppio bipolo equivalente (solo con R) Lezione B2: Comportamento dinamico degli amplificatori Risposta in frequenza e al transitorio dovuta a elementi reattivi esterni (con poli singoli o separabili), Analisi del comportamento in frequenza e in transitorio con accoppiamenti RC. Classificazione di amplificatori (AC e DC, banda larga, accordati, filtri, ) Concetto di separabiltà delle costanti di tempo Amplificatori accordati Da rete con generatori pilotati a doppio bipolo equivalente (con R L C) Lezione B3: Altri moduli analogici Esercizi: Da catena di amplificatori a unico doppio bipolo equivalente (con R L C), Esempi di moduli analogici diversi dagli amplificatori: sommatore, moltiplicatore Limiti del modello lineare statici e dinamici (saturazione delle uscite, [slew rate]). Esempi ed esercizi Laboratorio 2: Misure su amplificatori Uso di alimentatori per circuiti attivi Misure di guadagni, Ri, Ro, caratteristiche in frequenza e risposta a transitorio Confronto tra misure e simulazioni Verifica di comportamento non ideale (saturazione) Page 1 of 5

2 Gruppo C: Circuiti con Amplificatori Operazionali Lezione C1: Amplificatori operazionali e reazione negativa Richiami su A.O. ideali Circuiti con reazione negativa, Circuiti base con AO e reazione negativa (amplificatore di tensione, di transresistenza) Parametri di amplificatori con reazione, con OA a guadagno infinito. Metodi per analizzare circuiti con AO reazionati in configurazione inv e noninv Esempi di circuiti (amplificatori) con più A.O: (solo con R) Lezione C2: Amplificatori con AO: comportamento dinamico Circuiti AO reazionati con elementi reattivi Amplificatori AC e DC, definizione di offset in uscita Segnali single-ended e segnali differenziali/modo comune Circuiti per Sommatore e per Differenziale Circuiti (amplificatori) con due o più ingressi e con più AO (con R e C) Lezione C3: Amplificatori operazionali reali Differenze AO ideali/reali; modelli di AO reale, limiti dei modelli Parametri statici: Ad, Io, Ib, Vo, Ri, Ru, saturazione Vu, loro effetti Parametri dinamici: GB, SR, limite di banda per GB e per SR Esempio di data sheet di un AO Esempi di analisi usando data sheet Lezione C4: Esempi di circuiti con AO reali Criteri di selezione dell A.O (dai data sheet), scelta di circuiti e componenti Circuiti con alimentazione duale e singola Esempio di progetto di amplificatori (campo di valori utilizzabile per i componenti passivi) Circuiti per funzioni diverse dall'amplificatore (somm, D/A, comparatore, [filtri, nonlineari ]) Analisi di circutiti per amplificatori differenziali Esempio di regolatore V e I, uso come alimentatore Esempi di circuiti vari Laboratorio 3: Misure su circuiti con AO reazionati Simulazione di amplificatori a partire dal modello (amplificatori AC), Misure su circuito noninvertente e invertente Misure su circuito differenziale Misure su amplificatore AC (verifica limite in frequenza piccolo segnale) Verifica delle non idealita' (saturazione, slew rate); Esercizi CE Analisi di reti DC e AC Separazione analisi DC e AC Circuiti con più AO Circuiti con più ingressi Page 2 of 5

3 Gruppo D: Parametri e strutture di circuiti logici Lezione D1: Parametri elettrici statici e dinamici di circuiti logici Caratteristiche elettriche statiche e parametri V Trascaratteristica di inverter Parametri I, interfacciamento statico Parametri dinamici: tempi di salita e discesa, ritardi Lezione D2: Interfacciamento statico e dinamico Tipi di ingressi e di uscite Famiglie logiche: definizione ed esempi Criteri di compatibilità e interfacciamento statico e dinamico Segnali digitali differenziali Lezione D3: Comparatori di soglia Comparatore senza isteresi, invertente e noninvertente Comparatore con isteresi Circuiti per comparatori con isteresi Parametri elettrici statici e dinamici di un comparatore Ingressi logici con isteresi Generatore di onda quadra Laboratorio 4: Parametri elettrici di circuiti digitali Misure di parametri elettrici statici per diverse famiglie logiche Verifica del comportamento logico Misure di ritardi e altri parametri dinamici Esercizi Interfacciamento statico, calcolo di pull-up Ritardi con modello RC Calcolo soglie di comparatore Frequenza di genertore onda quadra Page 3 of 5

4 Gruppo E: Circuiti combinatori e sequenziali Lezione E1: Circuiti logici combinatori Inverter e porte base con circuiti R-SW Inverter e porte base SW-SW (CMOS) Esempi di funzioni logiche a due livelli Legame tra circuito e parametri statici e dinamici Consumo statico edinamico Lezione E2: Circuiti logici sequenziali Elemento base di memoria (FF SR) FF con abilitazione, latch FF master-slave, D e JK FF DDR Parametri di temporizzazione (set-up, hold, propagazione, Fclock, ) Lezione E3: Registri e contatori Registri multibit PIPO Shift register, SISO Registri PISO e SIPO FF T, Contatori asincroni Lezione E4: Circuiti sequenziali complessi Contatori sincroni Macchine a stati Esempi Laboratorio 5: Circuiti digitali sequenziali Montaggio su basetta Verifica del comportamento logico di un contatore asincrono Verifica dell'accumulo dei ritardi Verifica dei rimbalzi e circuito antirimbalzo Decoder di uno stato di uscita Esercizi su parte digitale Strutture R-SW e SW-SW combinatorie (N ingressi) Diagrammi di temporizzazione di strutture sequenziali, con ritardi Consumo Frequenza max di FSM Page 4 of 5

5 Gruppo F: Tecniche analogiche e tecniche digitali Lezione F1: Da rappresentazione Analogica a Digitale Rappresentazione di grandezze analogiche e digitali Campionamento Quantizzazione Errori e rumore per segnali analogici e digitali Segnali digitali seriali e paralleli Lezione F2: Strutture per il trattamento dell'informazione Strutture digitali combinatorie, Strutture digitali sequenziali, Strutture con pipeline, processori, programmi catena completa, collocazione dell A/D in diverse posizioni Lezione F3: Esempio: filtro passa basso Definizione delle specifiche funzionali Esempio di realizzazione con RLC Esempio di realizzazione con AO Esempi di realizzazione numerica: strutture FIR e IIR Esempio di realizzazione FIR Lezione F4: Stili di progetto/realizzazione Da analogica verso logica Logica cablata Microprocessori Logica programmabile Evoluzione della tecnologia Esercizi riassuntivi Simulazione di scritto Page 5 of 5