Tecnologie Elettroniche per l’Impresa Innovativa

Il corso è articolato in cinque moduli, che seguono il percorso dell’informazione all’interno di un sistema elettronico: dai fondamenti di circuiti e segnali, alla rappresentazione e all’elaborazione analogica e digitale dell’informazione, fino ai sistemi programmabili e alle tecnologie utilizzate per la progettazione e realizzazione di dispositivi e sistemi elettronici.
Modulo 0 – Fondamenti di circuiti e segnali.
Grandezze elettriche: carica, corrente, tensione, energia e potenza. Legge di Ohm. Resistenza, condensatore, induttore e generatori. Leggi di Kirchhoff. Metodo dei nodi e delle maglie. Equivalenti di Thévenin e Norton. Impedenza. Concetti di generatore e carico e trasferimento di segnale e di potenza. Rappresentazione dei segnali nel dominio del tempo e della frequenza. Spettro e trasformata di Fourier. Sistemi lineari, risposta impulsiva, convoluzione e risposta in frequenza. Interpretazione di un circuito lineare come sistema per l’elaborazione di un segnale.
Modulo 1 – Elaborazione analogica dell’informazione.
Dispositivi elettronici non lineari: diodo, transistor BJT e MOS. Transistor come amplificatore e come interruttore. Concetto di controreazione. Amplificatore operazionale. Circuiti amplificatori, filtri analogici e oscillatori.
Modulo 2 – Dall’informazione analogica all’informazione digitale.
Segnali analogici e digitali. Campionamento e quantizzazione. Conversione analogico-digitale. Sistemi di numerazione binaria. Algebra di Boole. Porte logiche e loro realizzazione mediante transistor. Circuiti combinatori e sequenziali. Analisi di una catena di acquisizione e condizionamento del segnale, dalla grandezza fisica alla rappresentazione digitale.
Modulo 3 – Tecnologie e architetture per l’elaborazione embedded.
Architetture per l’elaborazione digitale dell’informazione. Microprocessori, microcontrollori e sistemi embedded. Periferiche, interfacce e acquisizione/elaborazione dei dati. Logiche programmabili, FPGA e ASIC. Differenze tra soluzioni programmabili, riconfigurabili e dedicate. Elaborazione distribuita, edge computing ed elementi di Edge AI.
Modulo 4 – Tecnologie di processo e integrazione dei sistemi elettronici.
Materiali semiconduttori e principi delle tecnologie microelettroniche. Principi generali dei processi di fabbricazione dei circuiti integrati e dei dispositivi MEMS. Packaging, miniaturizzazione e integrazione eterogenea. Circuiti stampati, tecnologie di assemblaggio dei componenti e integrazione a livello di sistema.
Nel corso dei diversi moduli, e in particolare nei Moduli 3 e 4, gli aspetti tecnologici saranno collegati alle problematiche dello sviluppo e della gestione dell’innovazione nell’impresa, considerando scelte tecnologiche e organizzative, sviluppo interno ed esternalizzazione delle attività, interazione con fornitori e partner e ruolo dei diversi soggetti della filiera. Alcuni argomenti saranno approfonditi attraverso seminari tenuti da esperti del mondo industriale e accademico, anche con esperienza di startup e trasferimento tecnologico.

Sono richieste conoscenze di base di analisi matematica, fisica e informatica. Non sono richieste conoscenze pregresse di elettronica.

Data la natura trasversale del corso, non è previsto un singolo testo di riferimento per l’intero programma. Per i diversi argomenti sono consigliati i seguenti testi:
D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Fondamenti di fisica – Meccanica, Onde, Termodinamica, Elettromagnetismo, Ottica, 8ª ed., Casa Editrice Ambrosiana.
D. Crecraft, S. Gergely, Analog Electronics: Circuits, Systems and Signal Processing.
T. Ndjountche, Digital Electronics 1: Combinational Logic Circuits.
T. Ndjountche, Digital Electronics 2: Sequential and Arithmetic Logic Circuits.

Ulteriori riferimenti specifici saranno indicati durante le lezioni. Le slide saranno rese disponibili sulla pagina Moodle del corso come traccia degli argomenti trattati e supporto all’organizzazione dello studio.

La didattica è svolta mediante lezioni frontali, integrate da esempi applicativi e dalla discussione di casi reali. Alcuni argomenti saranno approfonditi attraverso seminari tenuti da esperti del mondo accademico e industriale. I seminari sono parte integrante del corso e contribuiscono a collegare i contenuti tecnici alle modalità con cui le tecnologie vengono sviluppate, adottate e gestite nell’impresa.

La frequenza delle lezioni non è obbligatoria, ma è fortemente consigliata, in particolare per le esercitazioni, gli esempi applicativi e i seminari tenuti da esperti del mondo accademico e industriale. Non è prevista una differenziazione del programma o delle modalità d’esame tra studenti frequentanti e non frequentanti. Le prove intermedie possono essere sostenute anche dagli studenti che non frequentano regolarmente le lezioni.

La verifica dell’apprendimento può essere effettuata mediante due prove intermedie svolte durante il periodo delle lezioni oppure mediante l’esame nelle sessioni ordinarie.
Le prove intermedie consistono in domande a risposta multipla e a risposta aperta sugli argomenti trattati, compresi i contenuti dei seminari tenuti dagli esperti esterni. Il voto finale è calcolato come media dei voti ottenuti nelle due prove. Il superamento dell’esame richiede lo svolgimento di entrambe le prove, il conseguimento di almeno 15/30 in ciascuna prova e di una media complessiva non inferiore a 18/30. Con una media pari o superiore a 28/30 è possibile sostenere facoltativamente una prova orale.
Per gli studenti che non sostengono o non completano con esito positivo le prove intermedie, l’esame nelle sessioni ordinarie consiste in una prova scritta, comprendente domande a risposta multipla e a risposta aperta, seguita da una prova orale obbligatoria. Entrambe le prove riguardano l’intero programma del corso, compresi i contenuti dei seminari.

Il corso è articolato in cinque moduli, che seguono il percorso dell’informazione all’interno di un sistema elettronico: dai fondamenti di circuiti e segnali, alla rappresentazione e all’elaborazione analogica e digitale dell’informazione, fino ai sistemi programmabili e alle tecnologie utilizzate per la progettazione e realizzazione di dispositivi e sistemi elettronici.
Modulo 0 – Fondamenti di circuiti e segnali.
Grandezze elettriche: carica, corrente, tensione, energia e potenza. Legge di Ohm. Resistenza, condensatore, induttore e generatori. Leggi di Kirchhoff. Metodo dei nodi e delle maglie. Equivalenti di Thévenin e Norton. Impedenza. Concetti di generatore e carico e trasferimento di segnale e di potenza. Rappresentazione dei segnali nel dominio del tempo e della frequenza. Spettro e trasformata di Fourier. Sistemi lineari, risposta impulsiva, convoluzione e risposta in frequenza. Interpretazione di un circuito lineare come sistema per l’elaborazione di un segnale.
Modulo 1 – Elaborazione analogica dell’informazione.
Dispositivi elettronici non lineari: diodo, transistor BJT e MOS. Transistor come amplificatore e come interruttore. Concetto di controreazione. Amplificatore operazionale. Circuiti amplificatori, filtri analogici e oscillatori.
Modulo 2 – Dall’informazione analogica all’informazione digitale.
Segnali analogici e digitali. Campionamento e quantizzazione. Conversione analogico-digitale. Sistemi di numerazione binaria. Algebra di Boole. Porte logiche e loro realizzazione mediante transistor. Circuiti combinatori e sequenziali. Analisi di una catena di acquisizione e condizionamento del segnale, dalla grandezza fisica alla rappresentazione digitale.
Modulo 3 – Tecnologie e architetture per l’elaborazione embedded.
Architetture per l’elaborazione digitale dell’informazione. Microprocessori, microcontrollori e sistemi embedded. Periferiche, interfacce e acquisizione/elaborazione dei dati. Logiche programmabili, FPGA e ASIC. Differenze tra soluzioni programmabili, riconfigurabili e dedicate. Elaborazione distribuita, edge computing ed elementi di Edge AI.
Modulo 4 – Tecnologie di processo e integrazione dei sistemi elettronici.
Materiali semiconduttori e principi delle tecnologie microelettroniche. Principi generali dei processi di fabbricazione dei circuiti integrati e dei dispositivi MEMS. Packaging, miniaturizzazione e integrazione eterogenea. Circuiti stampati, tecnologie di assemblaggio dei componenti e integrazione a livello di sistema.
Nel corso dei diversi moduli, e in particolare nei Moduli 3 e 4, gli aspetti tecnologici saranno collegati alle problematiche dello sviluppo e della gestione dell’innovazione nell’impresa, considerando scelte tecnologiche e organizzative, sviluppo interno ed esternalizzazione delle attività, interazione con fornitori e partner e ruolo dei diversi soggetti della filiera. Alcuni argomenti saranno approfonditi attraverso seminari tenuti da esperti del mondo industriale e accademico, anche con esperienza di startup e trasferimento tecnologico.

Sono richieste conoscenze di base di analisi matematica, fisica e informatica. Non sono richieste conoscenze pregresse di elettronica.

Data la natura trasversale del corso, non è previsto un singolo testo di riferimento per l’intero programma. Per i diversi argomenti sono consigliati i seguenti testi:
D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Fondamenti di fisica – Meccanica, Onde, Termodinamica, Elettromagnetismo, Ottica, 8ª ed., Casa Editrice Ambrosiana.
D. Crecraft, S. Gergely, Analog Electronics: Circuits, Systems and Signal Processing.
T. Ndjountche, Digital Electronics 1: Combinational Logic Circuits.
T. Ndjountche, Digital Electronics 2: Sequential and Arithmetic Logic Circuits.

Ulteriori riferimenti specifici saranno indicati durante le lezioni. Le slide saranno rese disponibili sulla pagina Moodle del corso come traccia degli argomenti trattati e supporto all’organizzazione dello studio.

La didattica è svolta mediante lezioni frontali, integrate da esempi applicativi e dalla discussione di casi reali. Alcuni argomenti saranno approfonditi attraverso seminari tenuti da esperti del mondo accademico e industriale. I seminari sono parte integrante del corso e contribuiscono a collegare i contenuti tecnici alle modalità con cui le tecnologie vengono sviluppate, adottate e gestite nell’impresa.

La frequenza delle lezioni non è obbligatoria, ma è fortemente consigliata, in particolare per le esercitazioni, gli esempi applicativi e i seminari tenuti da esperti del mondo accademico e industriale. Non è prevista una differenziazione del programma o delle modalità d’esame tra studenti frequentanti e non frequentanti. Le prove intermedie possono essere sostenute anche dagli studenti che non frequentano regolarmente le lezioni.

La verifica dell’apprendimento può essere effettuata mediante due prove intermedie svolte durante il periodo delle lezioni oppure mediante l’esame nelle sessioni ordinarie.
Le prove intermedie consistono in domande a risposta multipla e a risposta aperta sugli argomenti trattati, compresi i contenuti dei seminari tenuti dagli esperti esterni. Il voto finale è calcolato come media dei voti ottenuti nelle due prove. Il superamento dell’esame richiede lo svolgimento di entrambe le prove, il conseguimento di almeno 15/30 in ciascuna prova e di una media complessiva non inferiore a 18/30. Con una media pari o superiore a 28/30 è possibile sostenere facoltativamente una prova orale.
Per gli studenti che non sostengono o non completano con esito positivo le prove intermedie, l’esame nelle sessioni ordinarie consiste in una prova scritta, comprendente domande a risposta multipla e a risposta aperta, seguita da una prova orale obbligatoria. Entrambe le prove riguardano l’intero programma del corso, compresi i contenuti dei seminari.