Didattica - Università degli Studi di Padova

Syllabus

Prerequisiti:	Il corso prevede conoscenze di base di elettronica analogica e digitale, con particolare riguardo allo studio delle reti elettriche contenenti elementi non lineari (diodi, transistor), alla teoria della retroazione applicata ai circuiti elettronici e allo studio della risposta in frequenza dei circuiti elettronici. Il corso non prevede alcuna propedeuticità.
Conoscenze e abilita' da acquisire:	Lo scopo del corso è studiare e sperimentare in laboratorio CAD il flusso di progettazione di circuiti integrati analogici, mixed-signal e a radio frequenza in tecnologia CMOS. Al termine del corso lo studente dovrà essere in grado di: 1. Saper tradurre le specifiche date a livello di sistema in vincoli progettuali a livello circuitale. 2. Avere la capacità di interpretare i gradi di libertà intrinseci all'attività progettuale al fine di ottimizzare uno o più parametri quali il consumo di potenza, l'area di silicio occupata, le prestazioni di rumore. 3. Progettare i blocchi circuitali base di un sistema integrato analogico complesso, quali amplificatori operazionali di transconduttanza, riferimenti di corrente e tensione, amplificatori accordati, oscillatori armonici. 4. Saper valutare la fattibilità di circuiti integrati analogici dati i parametri di una tecnologia microelettronica e i vincoli di progetto.
Modalita' di esame:	La verifica delle conoscenze e abilità attese viene effettuata con una prova d'esame scritta articolata in due o più esercizi che richiedono l'analisi di circuiti analogici elementari, il calcolo di parametri funzionali degli stessi, il dimensionamento di elementi circuitali a partire da vincoli progettuali dati. Il corso prevede inoltre una attività di laboratorio in cui vengono svolte delle esperienze di progettazione utilizzando un programma CAD professionale. La realizzazione di una relazione sulla attività di laboratorio CAD è opzionale e, se svolta in modo soddisfacente, dà luogo ad un incremento del voto finale.
Criteri di valutazione:	I criteri di valutazione con cui verrà effettuata la verifica delle conoscenze e delle abilità acquisite sono: 1. Completezza delle conoscenze acquisite. 2. Capacità di giungere ad una soluzione analitica dei problemi proposti in fase di prova d'esame scritta. 3. Correttezza e accuratezza della soluzione numerica dei problemi proposti nella prova d'esame scritta; capacità critica nel giudicare la verosimiglianza dei risultati numerici ottenuti. 4. Capacità di applicazione delle metodologie di analisi e sintesi di circuiti integrati analogici descritte nel corso a problemi specifici nuovi.
Contenuti:	Rappresentazione degli amplificatori mediante modello a due porte. Derivazione del modello a piccolo segnale del transistor MOS includendo elementi intrinseci e parassiti. Figure di merito del transistor MOS. Modellizzazione degli effetti di canale corto. Metodologia di progetto "gm/ID". Amplificatore elementare a source, gate e drain comune. Coppia differenziale e amplificatore differenziale. Mismatch e tensione di offset. Specchi di corrente. Introduzione a feedback e amplificatori operazionali di transconduttanza (OTA). Analisi della stabilità, metodo del "return ratio", formula di Blackman. Analisi del rumore nei circuiti elettronici. OTA a singolo e doppio stadio differenziali e loro problematiche: massima ampiezza del segnale di uscita, anello di controllo della tensione di modo comune d'uscita, tecniche di compensazione. Riferimenti di corrente. Riferimenti di tensione. Circuiti risonanti e reti passive di trasformazione di impedenza. Amplificatori accordati. Amplificatore a basso rumore a degenerazione induttiva. Oscillatori sinusoidali. Oscillatore di Colpitts e metodo di analisi "a resistenza negativa". Oscillatore differenziale e progetto di un oscillatore controllato in tensione.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento:	Le attività prevedono ore di lezioni frontali in cui i contenuti del corso vengono illustrati sia utilizzando un supporto informatico (slide) che con una più tradizionale trattazione alla lavagna. A questo si affianca una attività di laboratorio di progettazione usando un software CAD professionale svolta durante l'orario di lezione per un totale di 8 ore. Agli studenti è poi dato accesso libero e facoltativo, mediante accesso ad un laboratorio didattico, al software CAD per completare, integrare e approfondire le esperienze di progettazione CAD proposte durante le attività di lezione frontale.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio:	Il testo di riferimento è affiancato da slide preparate dal docente e messe a disposizione degli studenti sulla piattaforma moodle.
Testi di riferimento:	P.R. Gray, P.J. Hurst, S.H. Lewis, R.G. Meyer, Analysis and Design of Analog Integrated Circuits. --: J. Wiley & Sons, 2009.