OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso si prefigge lo scopo di sviluppare conoscenze e competenze relative ai dispositivi elettronici ed alla microelettronica.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

La frequenza e la partecipazione attiva alle attività formative proposte (lezioni frontali) e lo studio individuale consentiranno allo studente di:

• essere in grado di analizzare lo schema elettrico di un circuito CMOS a segnale misto e comprendere la funzionalità di ogni transistore presente nel circuito
• analizzare tramite simulazione circuitale il funzionamento di un circuito CMOS a segnale misto secondo le consuete modalità operative i.e. in corrente continua (punto di lavoro), nel tempo, nel dominio della frequenza
• valutare le prestazioni di un amplificatore a transconduttanza tramite le più utilizzate metriche di valutazione e.g. risposta nel tempo, in frequenza, consumo di potenza, risposta agli ingressi di modo differenziale e di modo comune
• analizzare e sviluppare sistemi microelettronici a segnale misto
• conoscere il flusso di progetto di un circuito amplificatore operazionale a transconduttanza
• conoscere le principali metriche di analisi di sistemi di conversione Analogico-Digitale e Digitale-Analogico
• conoscere le principali architetture circuitali di sistemi di conversione Analogico-Digitale e Digitale-Analogico
• progettare un semplice circuito amplificatore operazionale a transconduttanza in etcnologia CMOS
• analizzare gli effetti della dispersione dei parametri tecnologici sulle prestazioni di un circuito in tecnologia CMOS

MODALITA' DIDATTICHE

L’insegnamento si compone di lezioni frontali per un totale di 50 ore. La frequenza a lezioni e laboratorio è obbligatoria, come da Regolamento didattico.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il programma del corso comprende i seguenti argomenti:

• Regimi di inversione e zone di lavoro del transistore MOS
• Struttura dei dispositivi MOS e tecnologia CMOS
• Il transistore MOS utilizzato come interruttore digitale ed analogico
• Configurazioni circuitali di base e topologia “cascade”
  • Stadio a drain comune
  • Stadio a source comune
  • Stadio a gate comune
  • Doppio cascode
  • Folded cascode
  • Specchio di corrente
• Amplificatore a Transconduttanza, Operational Transconductance Amplifier (OTA)
  • Coppia differenziale
  • Coppia differenziale con carico attivo
  • Analisi del punto di lavoro ed analisi in frequenza
  • Topologia circuitale di tipo cascode e folded cascade
  • Circuiti ancillari: circuito per il controllo della tensione di modo comune, circuito di polarizzazione
• Amplificatore multistadio: OTA Miller
• Robustezza alla dispersione dei parametri tecnologici e scalamento tecnologico
• Flusso di progetto
• Introduzione ai filtri analogici a tempo continuo ed a tempo campionato
• Sistemi di conversione Analogico-Digitale e Digitale-analogico
• Modulatore Sigma- Delta

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Il materiale didattico è pubblicato sulla pagina Aulaweb del corso.

I testi di riferimento sono:

-              Sedra/Smith, Circuiti per la Microelettronica, EdiSES, Quarta Edizione.

Altri testi di approfondimento:

-              Y. Tzividis, Mixed ANALOG-DIGITAL VLSI Devices and TECHNOLOGY, World Scientific Publishing Co. Pie. Ltd., 2002

-              B. Razavi, Design of Analog CMOS Integrated Circuits, McGraw-Hill, 2000.

-              W. Sansen, Analog Design Essentials, Springer, 2005.

-              N.H.E. Weste, D.M. Harris, CMOS VLSI Design – A circuit and system perspective, 4th Ed., Addison Wesley Publisher, 2011