Simulazione di Circuiti e Sistemi Elettronici

Docente

Lezioni

Obiettivi

Il corso ha l'obiettivo di fornire le nozioni sulla simulazione e le tecniche di analisi di circuiti analogici e digitali. Vengono studiati in particolare i modelli e le strategie di simulazione. Le lezioni teoriche sono integrate da prove pratiche e esercitazioni individuali.

Programma

La simulazione come strumento di analisi, tipologie e ambiti della simulazione. Strumenti di analisi dinamica. Simulazione analogica a livello circuitale e simulazione a livello logico.
Modelli per la simulazione. Modelli analogici per circuiti MOS, modelli SPICE. Modelli digitali per porte logiche MOS, modello di ritardo lineare e non lineare.
Caratterizzazione di una porta. Il programma SPICE, progetto e caratterizzazione di una porta logica.
Simulazione analogica: simulatori time-driven, tecniche di analisi del transitorio.
Simulazione digitale: strategie di simulazione, simulatori event-driven, cycle-based e tecniche alternative di simulazione.
Simulazione dei guasti, modelli di guasto, collaudo funzionale e processo di rivelazione.
Stima della potenza dissipata, tecniche di stima. Stima della potenza a livello comportamentale, a livello RTL, a livello di porta, a livello di transistore.

Libro di testo

Il libro di testo del corso è: Marcello Salmeri, Simulazione e Sintesi di Sistemi Elettronici edito e in vendita presso TeXMAT. Questo copre anche gli argomenti del corso di Sintesi di Sistemi Integrati Complessi.

L'esame

L'esame consisterà di una prova in itinere che coprirà gli argomenti dal Cap. 2 al Cap. 3 del testo, da una tesina pratica sviluppata sul modello di quella indicata nel Cap. 4 del testo, da una seconda prova in itinere che coprirà gli argomenti dal Cap. 5 al Cap. 7 del testo, e da una prova orale in cui si discuterà la tesina e le prove in itinere sugli argomenti delle quali il docente potrà fare delle domande.
Le prove in itinere consisteranno di domande aperte e test a risposta multipla.
La votazione dipenderà in gran parte dai risultati delle prove in itinere, per cui chi non pensa di essere soddisfatto dell'eventuale votazione finale, potrà comunque, nella stessa sessione, tenere una prova orale completa su tutto il programma che non tenga conto dei risultati delle prove.
Coloro i quali dopo la prova orale (di discussione o completa) non saranno soddisfatti della votazione potranno ripetere l'esame completo nella sessione di settembre. Verrà mantenuto comunque il giudizio sulla tesina.

Prove in itinere anni precedenti

• Prima prova in itinere 2002/2003.
• Prima prova in itinere 2003/2004.
• Prima prova in itinere 2004/2005.
• Prima prova in itinere 2005/2006.
• Prima prova in itinere 2006/2007.


• Seconda prova in itinere 2001/2002.
• Seconda prova in itinere 2005/2006.
• Seconda prova in itinere 2006/2007.

Approfondimenti

A lezione, parlando degli effetti non considerati nella simulazione, è stato nominato il disastro del ponte sullo stretto di Tacoma nel 1940. Ecco il filmato con le immagini (è circa 1.7 MByte in formato DivX).

La simulazione Montecarlo necessita di un generatore casuale di numeri allo scopo di creare le opportune distribuzioni statistiche dei parametri. Un algoritmo, per definizione può generare solo distribuzioni pseudo-casuali: la sequenza generata è quindi deterministica e solo a noi appare casuale. Esistorno generatori totalmente casuali? Sì. Si basano su fenomeni quantistici. Vedi a proposito i Quantum Random Number Generators della idQuantique.

In questo link potrete osservare le fasi principali della costruzione di un transistori NMOS e il suo funzionamento (è necessario un browser con la Java Virtual Machine).

La libreria MOS della tecnologia ES2 è costituita dai file CMOS.lib e CMOS.slb contenuti nell'archivio CMOS.zip.

Altri modelli MOS sono contenuti in questo archivio. A differenza di quelli ES2 devono essere inseriti manualmente.

Esami

Gli esami si terranno i giorni dispari (lunedì, mercoledì e venerdì) nel pomeriggio a partire dal termine delle lezioni. Contattare il docente per accordarsi su data e orario.

I giudizi sul corso

Il giudizio sul corso su Universitor:

Corso interessantissimo, complementare con quello di Sintesi di circuiti integrati complessi, sempre tenuto dal Professor Salmeri, anche se sinceramente sono stato più colpito dagli argomenti di quest'ultimo modulo.
Capirete finalmente il significato di parole come "Simulazione" e "modello per la simulazione", si impareranno i metodi per la stima della potenza dissipata, e si parlerà ovviamente di simulatori, sia analogici sia digitali.
Ci si soffermerà sopratutto sul simulatore Spice, che per saper utilizzare bene ci vorrebbero 1-2 moduli solo su quello, ma in questo corso si vogliono dare solo concetti di base su questo simulatore, che vi serviranno per il progetto finale.

L'esame prevede un esonero (altrimenti, orale finale più corposo) sulle prime 5-6 settimane del corso, e una tesina (facoltativa, simulazione di una porta logica realizzata con transistori MOS usando uno o più modelli) da presentare all'esame orale finale (obbligatorio) sull'ultima parte del corso.

Personalmente ho preferito non fare l'esonero e fare un orale completo dopo aver presentato la tesina, ed è andato bene.

Il docente, oltre a spiegare molto bene, è sempre disponibile per chiarimenti e per dare una mano sulla tesina, sia su Spice sia dando materiale aggiuntivo che aiuta a capire quello che si sta facendo.

Consiglio però di non abusare della pazienza del professore, chi pensa di passare (magari anche con un voto buono...) senza sapere poco e niente avrà brutte sorprese...!

Cavaliere Bianco, 29 Novembre 2006