Progettazione Automatica di

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