00269 - ELETTRONICA

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2017/2018

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente possiede le competenze di base sulle tecniche di analisi di circuiti elettronici lineari e non lineari per applicazioni analogiche e digitali. Conosce ed è in grado di progettare i circuiti di base per l'amplificazione ed il trattamento del segnale in forma analogica e digitale.

Programma/Contenuti

Modulo 1: Elettronica Analogica

1. Reti elettriche lineari

  • Richiami sui metodi di analisi dei circuiti lineari, leggi di Kirchhoff, partitori di tensione e di corrente, bipoli equivalenti secondo Thevenin e Norton.

  • Consumo di potenza di circuiti lineari, guadagno di tensione, corrente, potenza.

2. Circuiti non lineari

  • Diodo a semiconduttore e suoi modelli, approssimazione a soglia.

  • Circuiti analogici non lineari con diodi: raddrizzatori a semionda e onda intera, limitatori.

  • Transistore a giunzione (BJT): principi di funzionamento, teoria elementare del trasporto in base, modello analitico semplificato delle caratteristiche statiche I-V; approssimazione a soglia; effetto "Early".

  • Caratteristiche statiche. La regione di funzionamento "normale" del BJT.

  • Esempi di circuiti con transistori a giunzione operanti in regione "normale". Introduzione al funzionamento del BJT operante in regione di "saturazione", "inversione" e "interdizione", esempi circuitali.

  • Transistore PNP: convenzioni sulle correnti e modello I-V semplificato.

  • Concetti di polarizzazione, linearizzazione e di piccolo segnale.

  • Circuito di polarizzazione a quattro resistori; il problema della desensibilizzazione rispetto alla dispersione dei parametri elettrici ed alla temperatura.

  • Circuito equivalente "ai piccoli segnali" del transistore a giunzione in regione "normale" a due e tre parametri.

  • Esempi circuitali con applicazione del circuito equivalente "ai piccoli segnali". Connessioni elementari del BJT: EC, CC, BC, parametri caratteristici ai piccoli segnali.

  • Collegamento in cascata di stadi amplificatori per piccoli segnali; accoppiamenti AC e DC.

  • Esercizi sull'analisi di circuiti amplificatori complessi mediante scomposizione in blocchi elementari.

  • Coppia differenziale.

  • Specchi e generatori di corrente.

  • Transistore connesso a diodo.

3. Amplificatori operazionali

  • Amplificatori operazionali (OPAMP), definizione e modello di OPAMP ideale.

  • Amplificatore invertente con OPAMP ideale: stato di riposo, guadagno; concetto di cortocircuito virtuale e cautele d'uso.

  • Amplificatore non invertente, separatore, amplificatore differenziale con OPAMP. Amplificatori con OPAMP e componenti reattivi: relazioni differenziali fra Vu e Vi; caso dell'integratore; filtri attivi passa-basso e passa-alto.

  • Esercizi relativi a OPAMP ed elementi non-lineari.

  • Principali non idealità degli OPAMP: guadagno e resistenze di ingresso-uscita finite, offset in tensione e correnti di polarizzazione; limiti in tensione e corrente; slew-rate.

Modulo 2: Elettronica dei Circuiti Digitali

  • Caratteristiche, prestazioni e fattori di merito delle famiglie logiche e dei circuiti digitali.

  • Principi di funzionamento, caratteristiche elettriche, modelli per grande e piccolo segnale dei dei transistori MOSFET.

  • Logiche MOS statiche: caratteristiche statiche e di commutazione delle logiche a rapporto.

  • Logiche CMOS statiche: Full CMOS, pseudo-nMOS, logiche a pass transistors.

  • Logiche CMOS dinamiche: caratteristiche generali e problemi dei circuiti dinamici. Stili di progettazione a precarica, Domino CMOS, np-CMOS.

  • Circuiti logici sequenziali.

  • Consumo di potenza nei circuiti digitali.

  • Memorie a semiconduttore.

Testi/Bibliografia

Richard C. Jaeger, T. N. Blalock: Microelettronica, McGraw-Hill

David Esseni,
Fondamenti di Circuiti Digitali Integrati
SGEditoriali Padova
ISBN 88-89884-01-0

J. Rabaey, A. Chandrakasan, B. Nikolic
Digital Integrated Circuits, A design Perspective
Prentice Hall.

disponibile anche in versione italiana: Circuiti integrati digitali. L'ottica del progettista, Pearson Prentice Hall

 

Il libro è corredato da un sito web
(https://icbook.eecs.berkeley.edu/resources/powerpoint-slides) molto ricco di
materiale didattico, inclusi i file dei lucidi relativi a molti
capitoli del libro.

Metodi didattici

Lezioni teoriche in aula integrate da esercitazioni relative all'analisi ed al progetto di semplici circuiti analogici.

Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento è articolata in prove parziali scritte e orali, e consiste in una serie di domande volte ad accertare la conoscenza degli aspetti tecnologici e progettuali presentati a lezione e la soluzione a problemi pratici sul tipo di quelli affrontati durante le ore di esercitazione e/o laboratorio che affiancano il corso.

In particolare, l'esame è suddiviso in due prove parziali relative ai due moduli di cui si compone il corso; ogni prova è ulteriormente articolata in due fasi:

1) quesiti di carattere teorico-concettuale per la verifica della comprensione dei principali concetti forniti dal corso (scritto o orale);
2) esercizi di analisi circuitale (scritto).

Il raggiungimento da parte dello studente di una visione organica dei temi affrontati a lezione congiunta alla loro utilizzazione critica, la dimostrazione del possesso di una padronanza espressiva e di linguaggio specifico saranno valutati con voti di eccellenza. La conoscenza per lo più meccanica e/o mnemonica della materia, capacità di sintesi e di analisi non articolate e/o un linguaggio corretto ma non sempre appropriato porteranno a valutazioni discrete; lacune formative e/o linguaggio inappropriato – seppur in un contesto di conoscenze minimali del materiale d'esame - condurranno a voti che non supereranno la sufficienza. Lacune formative, linguaggio inappropriato, mancanza di orientamento all'interno dei materiali bibliografici offerti durante il corso non potranno che essere valutati negativamente.

Ognuna delle due prove parziali viene valutata mediante un punteggio in trentesimi; il voto finale viene determinato dalla commissione d'esame e di norma coincide con la media aritmetica dei due voti parziali.

Strumenti a supporto della didattica

Proiettore slides come supporto alle lezione svolte alla lavagna.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Claudio Fiegna

Consulta il sito web di Enrico Sangiorgi

Consulta il sito web di Sergio Callegari