Corso di laurea: Ingegneria elettronica Programmazione per l'A.A. 2013/2014

Solidi macroscopici e natura quantistica. Introduzione alla Meccanica Quantistica (Fenomenologia, meccanica ondulatoria, problemi stazionari e applicazioni, spin, metodi di approssimazione). Elementi di Fisica della Materia (sistemi a molti corpi, metalli di Sommerfeld, cristalli e struttura a bande, trasporto semiclassico). Elementi di Fisica delle Nanostrutture (effetti quantistici di dimensionalità, tunneling, effetti di charging, trasporto quantistico in conduttori balistici, nanodispositivi)

- C. Cohen-Tannoudji, B. Diu and F Laloe, Quantum Mechanics, vol. 1, John Wiley, 1977; N. Aschcroft and N.D. Mermin, Solid State Physics, Holt Saunders, 1976; G.W. Hanson, Fundamentals of Nanoelectronics, Pearson Education; G. Falci, Complementi al corso: note e trasparenze.

1. Dall’Elettronica alla microelettronica. Tecnologie VLSI. Circuit i Integrati per applicazioni specifiche. Flusso di progettazione di circuiti integrati.2. Amplificatori operazionali (OAs) e retroazione. Applicazioni: amplificatori per strumentazione, e per sensori. Effetto della banda e guadagno finiti. Architetture. Stadi di uscita. Il uA741. Amplificatori non convenzionali (Current Feedback OAs, Current-mode OAs, Current Conveyors).3. Operational Transconductance Amplifiers (OTAs). Miller OTA (in classe A e AB). Folded Cascode OTA. Telescopic OTA etc. Soluzioni a bassa tensione di alimentazione. Amplificatori multistadio e schemi di compensazione in frequenza. Esempi di progetto. Architetture fully differential. Schemi per il controllo del modo comune.3. Comparatori. Architetture e applicazioni. Comparatori con auto zero. Trigger di Schmitt invertente e noninvertente.4. Filtri. Principi base e classificazioni. Confronto tra filtri analogici e digitali. Filtri passivi e attivi, tempo continui e tempo discreti. Implementazione di celle del primo e del second ordine in tecnica RLC, Active-RC, Switched-Capacitor, Gm-C and MOSFET-C. Celle biquadratiche (Thow-Tomas, Sallen-Key, Ackerberg-Mossberg, Delyannis-Friend). Filtri di ordine elevato. Giratori. Tuning automatic per filtri Gm-C.5. Convertitori A/D e D/A. Principi base della conversione A/D e D/A. Architetture e specifiche per circuiti di Sample and Hold. Esempi di architetture di conv. A/D: full flash, two step flash, time interleaved, successive approximation, ramp. Esempi di architetture di conv. D/A: current-steering (binary, thermometric, segmented), resistor-string, capacitor-string, ramp.6. Computer Aided Design Tools per la microelettronica.

1. D. Johns, K. Martin, Analog Integrated Circuit Design, Wiley&Sons, 1997.
2. Schaumann, Van Valkemburg, Design of Analog Filters, Oxford University Press, 2001.
3. R. Van De Plassche, Integrated Analog-to-Digital and Digital-to-Analog Converters; Kluwer Academic Publishers, 1994.

Analisi e misure su circuiti:A diodi: Conversione di potenza. Circuiti digitali.
A transistori: Amplificatori Monostadio. Circuiti a commutazione.A circuiti integrati: Amplificatori differenziali in diverse configurazioni e applicazioni.

Millman-Grabel, Microelettronica, Ed. Mc-Graw-Hill.
Millman-Grabel, Elettronica di Millman, Ed. Mc-Graw-Hill.
Sedra - Smith, Circuiti per la Microelettronica, Ed. Ingegneria 2000.

1. Architettura di un sistema elettronico2. Flusso di progetto: livelli di astrazione; strumenti progettuali3. Sottosistemi e circuiti di elaborazione aritmetica4. Macchine di stato5. Simulazione e sintesi con VHDL6. Progettazione di PCB7. Introduzione ai microcontrollori8. Affidabilità dei sistemi elettronici

Testi consigliati
- M. Olivieri, Elementi di Progettazione dei sistemi VLSI (volume I e II), Edises, 2005
Testi integrativi
- N. Weste, D. Harris, CMOS VLSI Design (3rd edition), Addison Wesley, 2004.
- J. Rabaey, A. Chandrakasan, B.Nikolic, Dital Integrated Circuits (2nd edition), Prentice Hall, 2003.
- Comer, Digital Logic & State Machine Design (3rded.), Oxford University Press, 1995.
- H. Johnson, M. Graham, High Speed Digital Design: A Handbook of Black Magic, Prentice Hall, 1993

Introduzione alla Elettronica di Potenza. Classificazione dei convertitori. Circuiti raddrizzatori con diodi. Ponti monofase, trifase a ponte intero. Circuiti raddrizzatori controllati a frequenza di linea. Circuiti total e semi controllati. Induttanze di linea. Connessione multipla. Convertitori duali e a dodici impulsi. Induttanze e trasformatori. Materiali magnetici e nuclei, perdite. Avvolgimenti in rame, perdite. Calcolo della temperatura a regime. Convertitori DC/DC. Convertitori step-down, step-up, step-down step-up, di Cuk, a ponte intero. Circuiti chopper. Convertitori con isolamento: flyback, forward, push-pull, mezzo ponte, ponte intero. Convertitore push-pull a sorgente di corrente. Controllo degli alimentatori switching e linearizzazione. Controllo di corrente. Cenni sui Convertitori risonanti: carico risonante, dispositivi di commutazione risonanti, circuito DC risonante. Inverter. Inverter VSI e CSI. Controllo con modulazione PWM, ad onda quadra. Inverter monofasi, mezzo ponte, a ponte intero, trifasi. Altre tipologie di modulazione. Diodi. Struttura e caratteristiche statiche. Tensione di breakdown. Perdite nello stato on. Caratteristiche di switching. Diodi Schottky. Snubbers per diodi. Transistori BJT. Struttura, caratteristiche statiche. Commutazione. Tensioni di break down. Circuiti ancillari. Transistori MOSFET. Struttura, caratteristiche statiche. Commutazione. Circuiti ancillari. Transistori IGBT. Struttura, caratteristiche elettriche statiche. Commutazione. Circuiti ancillari. Tiristori. Struttura, caratteristiche statiche. Stato di blocco diretto, inverso, conduzione. Turn-on, turn-off. Commutazione. Circuiti ancillari.

• Ned Mohan, Tore M. Undeland. William P. Robbins, "Power Electronics: Converters, Applications, and Design". 3rd Edition, John Wiley & Sons, Inc., New York, November 2002
• Muhammad Rashid, “Elettronica di Potenza. Dispositivi e circuiti”. Pearson Education Italia, 2007.
• Appunti dalle lezioni.

Tecnologie e materiali per la fabbricazione di trasduttori integrati. Cenni di meccanica dei corpi elastici. Principi di trasduzione per sensori meccanici, chimici ed elettro-magnetici. Bio-sensori. Scaling. Sistemi microfluidici. Sistemi per energy harvesting. Nanosensori.

- M. J. Madou, Fundamental of microfabrication, CRC Press
- G. T. Kovacs, Micromachined Transducers sourcebook, Mc-Graw Hill - H. G. Rubahn, Basic of Nanotechnology, Wiley