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a Ciclo Unico
Scuola di Ingegneria
ICT FOR INTERNET AND MULTIMEDIA - INGEGNERIA PER LE COMUNICAZIONI MULTIMEDIALI E INTERNET
Insegnamento
INTEGRATED CIRCUITS FOR SIGNAL PROCESSING - CIRCUITI INTEGRATI PER L'ELABORAZIONE DEI SEGNALI
INP7080562, A.A. 2018/19

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2017/18

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
ICT FOR INTERNET AND MULTIMEDIA - INGEGNERIA PER LE COMUNICAZIONI MULTIMEDIALI E INTERNET
IN2371, ordinamento 2017/18, A.A. 2018/19
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Curriculum PHOTONICS [003PD]
Crediti formativi 9.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese INTEGRATED CIRCUITS FOR SIGNAL PROCESSING
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione (DEI)
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione INGLESE
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile ANDREA GEROSA ING-INF/01

Mutuante
Codice Insegnamento Responsabile Corso di studio
INP7080562 INTEGRATED CIRCUITS FOR SIGNAL PROCESSING - CIRCUITI INTEGRATI PER L'ELABORAZIONE DEI SEGNALI ANDREA GEROSA IN0520

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
AFFINE/INTEGRATIVA Attività formative affini o integrative ING-INF/01 9.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Primo semestre
Anno di corso II Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
LEZIONE 9.0 72 153.0

Calendario
Inizio attività didattiche 01/10/2018
Fine attività didattiche 18/01/2019
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2019

Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
2 A.A. 2019/2020 01/10/2019 15/03/2021 GEROSA ANDREA (Presidente)
BEVILACQUA ANDREA (Membro Effettivo)
NEVIANI ANDREA (Supplente)
VOGRIG DANIELE (Supplente)
1 A.A. 2018/2019 01/10/2018 15/03/2020 GEROSA ANDREA (Presidente)
BEVILACQUA ANDREA (Membro Effettivo)
NEVIANI ANDREA (Supplente)
VOGRIG DANIELE (Supplente)

Syllabus
Prerequisiti: Al fine di comprendere alcune parti dei contenuti del corso, si raccomanda che lo studente abbia una conoscenza di base dell'elaborazione del segnale, specialmente nel caso del dominio a tempo discreto. Lo studente si avvarrà inoltre della conoscenza di base della progettazione di circuiti integrati analogici, che tipicamente viene acquisita attraverso il corso di "progettazione di circuiti integrati analogici"
Conoscenze e abilita' da acquisire: L'obiettivo principale del corso è quello di studiare e fare esperienza diretta attraverso l'attività di laboratorio di un tipico flusso di progettazione di circuiti integrati analogici. Pertanto, lo studente apprenderà le architetture di base e le soluzioni circuitali più efficienti per i tipici blocchi analogici, come filtri, convertitori di dati e sintetizzatori di frequenza. Tale conoscenza renderà lo studente in grado di valutare quali sono le soluzioni più appropriate per realizzare un sistema elettronico analogico, tenendo conto dell'applicazione e delle sue specifiche peculiari.
Modalita' di esame: Il corso fa ampio uso di un laboratorio di progettazione assistita da computer e allo studente verrà chiesto periodicamente di risolvere problemi di progettazione. Tale attività è una parte obbligatoria della procedura d'esame. Inoltre lo studente deve sostenere un esame orale.
Criteri di valutazione: Come accennato in precedenza, lo studente viene valutato sulla sua capacità di risolvere i problemi pratici di progettazione proposti nell'ambito dell'attività di laboratorio. Gli esercizi di laboratorio vengono assegnati settimanalmente e lo studente mostrerà il suo lavoro al docente direttamente in laboratorio dopo una settimana. La valutazione si basa sui seguenti criteri: (1) capacità di applicare le soluzioni progettuali discusse durante le lezioni; (2) livello di comprensione della soluzione proposta; (3) capacità di valutare in modo critico i risultati della simulazione; (4) capacità di scegliere il compromesso di progettazione più appropriato; (5) chiarezza e precisione nella spiegazione della soluzione scelta.
L'attività di laboratorio contribuirà al 60% del voto finale.

Durante la prova orale, al candidato verrà chiesto di descrivere alcuni degli argomenti trattati durante le lezioni e sarà valutato sulla base dei seguenti criteri: (1) chiarezza e precisione nella spiegazione; (2) livello di conoscenza dell'argomento; (3) capacità di valutare criticamente e confrontare soluzioni diverse e/o scelte progettuali, tenendo conto delle specifiche desiderate.
Contenuti: Definizione delle principali figure di merito per i circuiti analogici: rumore di fondo, range dinamico, dipendenza dalla variazione dei parametri di processo e sensibilità. Effetti delle non-linearità nei circuiti attivi: approssimazione con la serie di potenze, distorsione armonica, prodotti di intermodulazione. Figure di merito relative al comportamento non lineare: HD, THD, IM. Desensibilizzazione del front-end di un ricevitore e test a due toni.
Metodi di approssimazione per sintetizzare un filtro analogico con una determinata funzione di trasferimento. Realizzazione di un filtro di secondo ordine (biquad) utilizzando una cascata di integratori. Implementazione efficiente dell'integratore utilizzando una tecnologia CMOS integrata: MOSFFET-C e Gm-C. Effetti delle principali non idealità circuitali: guadagno e larghezza di banda finiti, resistenza non lineare equivalente del transistor MOS, sensibilità alla variazione dei parametri di processo.
Filtri a capacità commutate. Il concetto di condensatore commutato. L'integratore a capacità commutate e la sua sensibilità ai condensatori parassiti. Effetti delle principali non idealità circuitali: guadagno e larghezza di banda finiti e slew-rate dell'OTA, resistenza e capacità parassite degli interruttori MOS, rumore termico e Flicker.

Convertitori da analogico a digitale. Definizione e caratterizzazione del rumore di quantizzazione. Figure di merito: SNR, SNDR, THD, DR, INL e DNL.
Convertitori flash: architettura, realizzazione circuitale dei comparatori considerando limitazioni di guadagno e larghezza di banda e offset DC.
Convertitori pipeline. Concetto di conversione multistep e pipelining. Realizzazione circuitale del blocco base. Effetti sul convertitore globale di errori di guadagno, matching e offset del comparatore. Tecniche di calibrazione
Convertitori Sigma-Delta. Concetti di oversampling e noise-shaping. Architetture Sigma-Delta e trade-off tra ordine, sovracampionamento e numero di bit sul quantizzatore interno. Effetti delle non idealità del circuito principale (guadagno finito e larghezza di banda, rumore termico) e criteri di progettazione efficienti dal punto di vista energetico. Architetture Mash. Introduzione al filtro di decimazione.
Sintetizzatori di frequenza. Introduzione ai ricevitori RF tipici. Phase locked-loop (PLL): introduzione e analisi nello stato di aggancio. Compromesso tra larghezza di banda e precisione: PLL di tipo-I e tipo-II. Esempi di realizzazione di circuiti di un PLL. Principale fonte di rumore in un PLL e scelta ottimale della larghezza di banda del loop per rigettare il rumore di fase dell'oscillatore. PLL a divisione intera. Introduzione al PLL frazionario con modulazione sigma-delta.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Circa i 2/3 del corso si basano su un tradizionale insegnamento in aula, utilizzando la proiezione di diapositive. Il resto del tempo di insegnamento viene speso direttamente nel laboratorio CAD, dove lo studente può fare esperienza diretta di progettazione e verifica del circuito, sotto la supervisione del docente che può guidare lo studente nel processo di apprendimento.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Tutte le diapositive proiettate durante la lezione sono disponibili in anticipo per gli studenti. Vale la pena menzionare che il corso introduce lo studente allo stato dell'arte dei blocchi analogici classici, quindi il materiale di riferimento è composto da articoli scientifici anziché da un libro di testo classico: in tal modo lo studente è sempre esposto a materiale di riferimento aggiornato. Gli articoli più rilevanti sono anche discussi con il docente durante le lezioni.
Testi di riferimento:
  • Valkenburg, M. E. : van, Analog filter designM.E. Van Valkenburg. New York: Holt, Rinehart, and Winston, --. Cerca nel catalogo
  • Plassche, Rudy J. : van de, CMOS integrated analog-to-digital and digital-to-analog convertersRudy van de Plassche. Boston [etc.]: Kluwer Academic Publishers, --. Cerca nel catalogo
  • Lee, Thomas H., <<The >>design of CMOS radio-frequency integrated circuitsThomas H. Lee. Cambridge: Cambridge University Press, --. Cerca nel catalogo

Didattica innovativa: Strategie di insegnamento e apprendimento previste
  • Laboratory
  • Problem based learning
  • Case study
  • Working in group
  • Problem solving
  • Files e pagine caricati online (pagine web, Moodle, ...)
  • Learning journal

Didattica innovativa: Software o applicazioni utilizzati
  • Moodle (files, quiz, workshop, ...)

Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Salute e Benessere Energia pulita e accessibile Industria, innovazione e infrastrutture Consumo e produzione responsabili