Prefazione/Introduzione

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Prefazione alla
terza edizione
La principale caratteristica che si è voluta dare a questo testo, già evidenziata nella seconda edizione, è quella di voler presentare gli argomenti relativi alla ‘‘Elettronica digitale’’ senza dover richiedere una conoscenza propedeutica approfondita dei dispositivi elettronici a semiconduttore e dell’elettronica analogica. La convinzione che gli
aspetti e le metodologie di analisi e progettazione dei circuiti digitali possa (e debba)
oggi essere affrontata in parallelo (o in alternativa) allo studio dei circuiti e delle metodologie propri dell’elettronica analogica, viene rafforzata dalla attuale organizzazione
dei curricula universitari, che prevede una presenza di questi contenuti e richiede una
conoscenza dell’Elettronica digitale anche in corsi di laurea, come quelli dell’Ingegneria Informatica e dell’Ingegneria delle Telecomunicazioni, che spesso non prevedono,
in tutto o in parte, la presentazione di argomenti di elettronica analogica, mentre richiedono la conoscenza di concetti relativi all’‘‘Hardware’’ delle tecnologie digitali e
dei circuiti base dei sitemi digitali.
L’adozione della seconda edizione di questo testo da parte di molti atenei italiani e
il suo utilizzo anche nei corsi di laurea di Informatica e di Telecomunicazioni, oltre
che nel corso di laurea in Ingegneria Elettronica, ha contribuito a rafforzare la convinzione sulla scelta effettuata per la organizzazione e la presentazione del materiale didattico esposto, e ha suggerito la preparazione di una terza edizione del testo, intesa a
rafforzare e migliorare questi aspetti, con particolare riguardo alla organizzazione del
materiale presentato in due parti, in modo da poter essere utilizzato in diversi moduli
di insegnamento universitario, in particolare nei corsi di laurea del settore Informazione, sia del primo livello (laurea triennale), che di secondo livello (laurea specialistica
biennale).
La prima parte del libro (Capitoli 1-4, 5, 7, 8, 10, 11) è finalizzata alla comprensione dei circuiti digitali elementari (porte logiche), con accento sull’analisi elettronica
del loro comportamento statico e dinamico; lo scopo è quello di permettere allo studente la comprensione delle caratteristiche dei dispositivi elettronici, e di valutare le
interazioni dispositivo-circuito che sono alla base di questi circuiti. La presentazione
dei circuiti digitali di base è integrata da elementi di tecnologia dei circuiti integrati e
di caratteristiche dei dispositivi MOS e bipolari (Capitoli 2, 3, 6), che permettono di
utilizzare il testo anche in corsi di laurea che non prevedono corsi precedenti, sia di
tecnologia dei semiconduttori, sia di dispositivi.
La seconda parte (Capitoli 9, 12, 13, 14, 15) presenta gli elementi per la progettazione di circuiti integrati digitali basati su tecnologia CMOS, BiCMOS o Bipolare
(con enfasi sulla prima), e analizza le soluzioni circuitali adottate per i sottosistemi
più utilizzati e le loro prestazioni in funzione delle scelte circuitali e architetturali,
comprendendo il funzionamento e le applicazioni dei Componenti Logici Programmabili Complessi (CPLD), come i FPGA, le memorie non volatili programmabili, le
RAM.
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Prefazione alla terza edizione
Nei riguardi di questa organizzazione del materiale, nella terza edizione del libro Elettronica Digitale le principali innovazioni e modifiche sono state le seguenti:
nel capitolo iniziale, che presenta le principali caratteristiche elettriche utilizzate
per i circuiti digitali, è stata introdotta l’analisi delle principali cause di disturbo per
il funzionamento dei circuiti stessi, come i disturbi indotti sull’alimentazione e
quelli di intermodulazione e accoppiamento (crosstalk);
sono state presentate le principali tecnologie per la realizzazione dei circuiti integrati e sono presentati e spiegati i ruoli chiave dei diversi processi oggi utilizzati
per la realizzazione dei circuiti integrati ad alta densità di integrazione e per la riduzione delle regole di progetto nel dimensionamento dei circuiti stessi;
le strutture CMOS per la realizzazione di sistemi ad alta densità di integrazione sono state ampliate e integrate con l’introduzione e l’analisi delle logiche differenziali CMOS;
sono state ampliate e analizzate le problematiche relative ai circuiti sequenziali e
sono state aggiunte le analisi di temporizzazione dei principali circuiti presentati;
infine una significativa innovazione, rispetto all’edizione precedente, è data dalla
presentazione, al termine di ogni capitolo, di una serie di problemi e esercizi (indicati con asterisco) di cui è prevista e riportata la soluzione nel sito web dedicato al
libro www.ateneonline.it/spirito.
Come già nella edizione precedente, il testo, per la parte esercitativa, è fornito di efficaci strumenti CAD per l’analisi e il progetto dei circuiti digitali. Anche questi strumenti
didattici sono disponibili nel sito web del libro, che contiene il seguente materiale:
il software di simulazione logica DSCH che permette l’analisi del comportamento
logico dei circuiti e della temporizzazione dei segnali;
il software SPICE per l’analisi e simulazione elettrica dei circuiti realizzati;
il software MICRO per la realizzazione del tracciato (lay-out) dei circuiti sul chip
di silicio, in base alle regole di progetto e ai processi CMOS utilizzati dall’industria;
tutorials sull’impiego dei programmi suddetti;
analisi e progetto di:
– Porte logiche CMOS
– Porte logiche TTL
– Porte logiche ECL
– Porte complesse CMOS
– Decodificatore 4/16 bit
– Multiplexer a porte di trasmissione
– Flip-flop JK
– Registro a scorrimento
Nella stesura della terza edizione è stata infine effettuata un’accurata revisione del testo, con l’eliminazione di alcuni errori tipografici riscontrati, e l’estensione e il chiarimento di concetti e di analisi che non risultavano sufficientemente esaurienti nella versione precedente; per queste correzioni e modifiche desidero ringaziare in particolar
modo gli allievi dei corsi di Elettronica Digitale e Circuiti Integrati Digitali, da me tenuti, che mi hanno segnalato questi aspetti riscontrati nel testo. Vorrei inoltre ringraziare i colleghi che mi hanno fornito indicazioni e suggerimenti preziosi per la realizzazione della nuova edizione, in particolare il prof. Giuseppe Caruso (Università di
Palermo) e la prof.ssa Annunziata Sanseverino (Università di Cassino).
Paolo Spirito