Corso di laurea in: Classe delle lauree in: Ingegneria dell’Informazione (L-8) Tipo di attività formativa: Caratterizzante Titolo dell’insegnamento: Progettazione Automatica di Circuiti e Sistemi Elettronici DOCENTE: Ambito disciplinare: Ingegneria elettronica Codice dell’insegnamento: 2169 Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Anno accademico: 2013 - 2014 Settore scientifico disciplinare: Elettronica (ING-INF/01) Tipo di insegnamento: CFU: 6 Obbligatorio per il curriculum Elettronica Anno: terzo Semestre: secondo Prof.ssa Ing. Daniela De Venuto ARTICOLAZIONE IN TIPOLOGIE DIDATTICHE: Il corso comprende 48 ore di lezioni teoriche, 10 ore di esercitazioni, 18 ore di laboratorio. CONOSCENZE PRELIMINARI: Dispositivi Elettronici, Tecniche di Analisi dei circuiti analogici e digitali OBIETTIVI FORMATIVI: L’obiettivo del corso è quello di introdurre lo studente alla progettazione ovvero alla sintesi dei circuiti elettronici, con particolare attenzione ai circuiti CMOS, analogici, digitali e misti. Il corso permette di acquisire validi riferimenti professionali e di apprendere l’utilizzo di software di progettazione (computer-­‐aided-­‐design) per la verifica del progetto, per l’implementazione delle maschere di layout e per stampati (PCB). PROGRAMMA: Lezioni teoriche Introduzione alla progettazione dei circuiti analogici 2 ore Cenni sulla Tecnologia CMOS 2 ore Modelli dei transistori CMOS utilizzati in CAD tool 4 ore Tecniche per la realizzazione del layout dei circuiti integrati 4 ore Progetto di interruttori MOS 2 ore Progetto di riferimenti di corrente CMOS 6 ore Progetto di riferimenti di tensione CMOS 6 ore Progetto di amplificatori 4 ore Progetto di amplificatori alle differenze in tecnologia CMOS 4 ore Progetto di amplificatore cascode 2 ore Progetto di circuiti combinatori CMOS e ritardo di porta 4 ore Progetto di logiche elementari 2 ore Progetto di reti combinatorie complesse 4 ore Progetto di elementi di memoria a semiconduttore 4 ore Esercitazioni numeriche Progettazione dei circuiti studiati in teoria sulla base di specifiche: Progetto di riferimenti a bootstrap e a bandgap 4 ore Progetto di stadi amplificatori a stadi differenziali e cascode 4 ore Progetto di specchi di corrente high swing cascode 2 ore Esercitazioni di laboratorio -Progettazione di blocchi base o di circuiti analogico digitale con l’utilizzo di apposito CAD: ORCAD (SPICE) per il progetto e verifica dello schema elettrico e quindi del dimensionamento effettuato 10 ore -Utilizzo di CADENCE per realizzazione de layout e per la verifica elettrica (layout versus schematic). 4 ore -Utilizzo del tool LAYOUT (o ALLEGRO) di cadence per la realizzazione di PCB 4 ore. METODI DI INSEGNAMENTO: Lezioni ed esercitazioni in aula supportate da trasparenti e videoproiettore, lavoro di gruppo in laboratorio, tutoraggio in forma di assistenza individuale. CONOSCENZE E ABILITÀ ATTESE: Al termine del modulo gli allievi progettare i blocchi base di un circuito analogico e digitale e sapranno realizzarne sia la versione integrata mediante realizzazione delle maschere che quella discreta su scheda. SUPPORTI ALLA DIDATTICA: 70 PC, software di simulazione PSPICE e CADENCE. CONTROLLO DELL’APPRENDIMENTO E MODALITÀ D’ESAME: Realizzazione di relazioni sulle attività svolte in laboratorio, verifica scritta e orale. TESTI DI RIFERIMENTO PRINCIPALI: - Appunti dalle lezioni - P.E. Allen, D.R.Holberg: “CMOS Analog Circuit Design” 2nd edition, Oxford University Press. 2002 NY. -R. Jager, T. Blalock: “Microelectronic Circuit Design”, 2nd edition, Parte seconda, Mc Graw Hill 2004 ULTERIORI TESTI SUGGERITI: - K. R.Laker, W. M.C. Sansen: “Design of Analog Integrated Circuits and Systems” McGraw-Hill International Editions 1998 Singapore. - N.H.E.West, K. Eshraghian: “Principles of CMOS VLSI Design” Addison Wesley 1994 USA. - Manuale di Cadence Main field(s) of study for the qualification: Information Engineering (L-8) First degree course: Electronics and Telecommunication Engineering Scientific Discipline Sector: (ING-INF/01) Academic year: 2013 - 2014 Type of formative activity: Discipline: ECTS Credits: Characteristic subject Electronics Engineering 6 Title of subject: Type of subject: Code: Automatic Design of Year: Semester: compulsory subject for Electronic Electronic Cirrcuits and 3rd year 2nd semester 2169 Engineering Systems PROFESSOR: Prof. Daniela De Venuto THEORY, NUMERICAL APPLICATIONS, LABORATORY ACTIVITY, SEMINARS, …: Total number of hours: 76. Theory: 48 hours. Numerical applications: 10 hours. Laboratory activity: 18 hours. PREREQUISITES: Good understanding of solid-state device and of analysis techniques of analog and digital circuits. AIMS: To teach the design technique for analog and digital circuits. At the same time the student learns to use CAD industrial tools to verify, validate and implement the design. PROGRAMME: Theory: Introduction to Analog Circuit Design 2h CMOS Technology 2h CMOS Device Modeling 2h Integrated Circuit Layout 4h Design of MOS switch 2h Current Mirrors Design 6h Current and Voltage reference design 6h CMOS Amplifier design 8h CMOS inverter design 4h Elementary standard gates design 2h Combinatorial network design 4h Latch and Flip-Flop design 2h CMOS Memory design 4h Numerical application Examples of design starting from the theory: Design of bootstrap and bandgap voltage reference Design of differential and cascode amplifier Design of high swing cascode current mirror 4h 4h 2h Laboratory activity - Building blocks design validation by using of CAD tool SPICE 10 h - Layout implementation by using the suitable tool of CADENCE 4 h - PCB implementation by using CADENCE tool (ALLEGRO) or SPICE (LAYOUT) 4 h. TEACHING METHODS: Lectures, supported by transparencies and projector, laboratory team-works, personalized feedback and coaching to improve every aspect of the student's work. EXPECTED KNOWLEDGES AND SKILLS: At the end of the course a successful student should have developed a good ability in design of analog and digital building blocks and also in using industrial CAD tools for schematic verification, layouting and board prototyping. TEACHING AIDS: 20 PC, PSPICE and LASI simulation software. EXAMINATION METHOD: Report on laboratory activity verification, written and oral test. BIBLIOGRAPHY: - Slides from the course - P.E. Allen, D.R.Holberg: “CMOS Analog Circuit Design” 2nd edition, Oxford University Press. 2002 NY. -R. Jager, T. Blalock: “Microelectronic Circuit Design”, 2nd edition, Parte seconda, Mc Graw Hill 2004 FURTHER BIBLIOGRAPHY: - K. R.Laker, W. M.C. Sansen: “Design of Analog Integrated Circuits and Systems” McGraw-Hill International Editions 1998 Singapore. - N.H.E.West, K. Eshraghian: “Principles of CMOS VLSI Design” Addison Wesley 1994 USA. - Cadence Manual