Esercizi - Università degli Studi di Roma "Tor Vergata"
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SCELTA DEGLI ARGOMENTI D’ESAME Legenda: leggere, studiare, studiare bene CAP. 1 ANALISI DEI CIRCUITI LINEARI………………...………............. 21 TEORIA DEI SISTEMI Proprietà dei Sistemi CIRCUITI ELETTRICI LINEARI ANALISI DI CIRCUITI LINEARI Analisi di circuiti senza memoria Analisi di circuiti con memoria: applicazione della Trasformata di Laplace Esempi di analisi di circuiti nel dominio di Laplace Risposta Impulsiva Stabilità dei circuiti lineari Risposta Transitoria e Permanente ANALISI IN REGIME PERMANENTE Metodo dei Fasori Risposta ad Eccitazioni Sinusoidali Risposta ad Eccitazioni Periodiche Analisi nel dominio della Frequenza Determinazione della Risposta in Frequenza Diagrammi di Bode ANALISI DI CIRCUITI R-L-C NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA Circuiti Passa-Alto Circuiti Passa-Basso Circuito RC Passa-Banda Circuiti Risonanti RLC RISPOSTA IN FREQUENZA DEGLI AMPLIFICATORI Distorsione Lineare RISPOSTA DEI CIRCUITI LINEARI NEL DOMINIO DEL TEMPO Risposta ad Eccitazioni Sinusoidali Risposta ad eccitazioni Rettangolari : Sistemi del 1° Ordine Risposta ad eccitazioni Rettangolari : Sistemi del 2° Ordine Risposta ad eccitazioni con determinato Tempo di salita Conclusioni sulla Distorsione Lineare UN’APPLICAZIONE: L’ATTENUATORE COMPENSATO DOMANDE DI RIEPILOGO ESERCIZI (no 9) CAP. 2 DIODI A SEMICONDUTTORE…………………………….……...… 81 SEMICONDUTTORI Semiconduttori Intrinseci Semiconduttori Estrinseci o Drogati Correnti nei Semiconduttori Estrinseci GIUNZIONE P-N Polarizzazione Diretta Polarizzazione Inversa IL DIODO Caratteristica I-V del Diodo Dissipazione Termica nei Componenti Elettronici Dipendenza dalla Temperatura Caratteristica Logaritmica Diodo Schottky Contatti Ohmici Avalanche e Zener Breakdown Elementi Parassiti del Diodo Tempi di Commutazione CAP. 3 CIRCUITI ANALOGICI A DIODI……………………..................... 99 ANALISI DI CIRCUITI CON DIODI Curva o Retta di Carico Circuiti Equivalenti Approssimati del Diodo Analisi di Circuiti con la Caratteristica lineare a tratti Linearizzazione di Bipoli Non Lineari Analisi Statica e Dinamica dei Circuiti FORMATORI Limitatori (Cimatori , Tagliatori) Agganciatori RADDRIZZATORI Raddrizzatore a Singola Semionda Raddrizzatore a Doppia Semionda Raddrizzatore a Ponte Raddrizzatori con Filtro Capacitivo RIVELATORI Selettori di Massimo / Minimo Rivelatori di Picco Rivelatori di Inviluppo MOLTIPLICATORI DI TENSIONE 2 REGOLATORI DI TENSIONE ESERCIZI (no 18) CAP. 4 TRANSISTORI BIPOLARI A GIUNZIONE……........................... 127 FUNZIONAMENTO DEI BJT Correnti nei BJT Simboli Circuitali IL TRANSISTOR COME RETE 2-PORTE Circuito a Base Comune Circuito a Emettitore Comune SPECIFICHE TEMPI DI COMMUTAZIONE DEL BJT FOTOTRANSISTORE ALTRI DISPOSITIVI A GIUNZIONE P-N Diodi BJT Dispositivi a 4 layer: Thyristori Silicon Controlled Rectifiers (SCRs) TRIAC Thyristori a 2 Terminali POLARIZZAZIONE DEL BJT COME AMPLIFICATORE Deriva dei Parametri Stabilizzazione della Polarizzazione ANALISI A RADIOFREQUENZA DI STADI AMPLIFICATORI A BJT Analisi in Corrente Alternata (AC) Rette di Carico Statiche e Dinamiche ESERCIZI () CAP. 5 TRANSISTORI AD EFFETTO DI CAMPO………………….…. 151 FET A GIUNZIONE Principi di Funzionamento Il JFET come Rete 2-Porte Terminali del Dispositivo Regioni di Funzionamento MOSFET Mosfet Enhancement Equazioni della Corrente Mosfet Depletion Parametri Tecnologici Applicazioni 3 POLARIZZAZIONE dei FET Autopolarizzazione MOSFET CON CARICHI RESISTIVI O ATTIVI Carico resistivo Carico attivo - Enhancement Diodi a Mosfet Carico attivo - Depletion Invertitori CMOS Porte Logiche CMOS ANALISI A RADIOFREQUENZA DI UNO STADIO AMPLIFICATORE A FET ESERCIZI (no 4,5) CAP. 6 CARATTERIZZAZIONE LINEARE DEI CIRCUITI……………. 177 RAPPRESENTAZIONI EQUIVALENTI DI UNA RETE 2-PORTE Linearizzazione di una Rete Non Lineare Senza Memoria Rappresentazioni Matriciali di Reti Lineari n-Porte Linearizzazione di una Rete Non Lineare con Memoria CARATTERIZZAZIONE DI UNA RETE ALLE PORTE Caratterizzazione Statica o in Continua Caratterizzazione Lineare in Alternata Caratterizzazione non Lineare in Alternata CARATTERIZZAZIONE DEGLI AMPLIFICATORI Caratteristica di Trasferimento di un Amplificatore Circuiti Equivalenti di un Amplificatore Lineare Misura dei Parametri Definizione di Potenza negli Amplificatori Guadagni di Potenza negli Amplificatori Reti attive e passive Reti di Adattamento ESERCIZI CAP. 7 SINTESI DI AMPLIFICATORI……………………………….……203 AMPLIFICATORI SINGOLO-STADIO A BJT PER PICCOLI SEGNALI Modello del BJT per Piccoli Segnali (Linearizzazione) Equivalenti di Thevenin alle Porte del BJT Amplificatori CE e CC Amplificatore CB AMPLIFICATORI SINGOLO-STADIO A FET PER PICCOLI SEGNALI Modello del FET per Piccoli Segnali (Linearizzazione) 4 Analisi di uno stadio a FET per Piccoli Segnali Amplificatore a Source Comune (CS) Amplificatore a Drain Comune (CD) Amplificatore a Gate Comune (CG) Carichi Attivi Esempio: Amplificatore CS AMPLIFICATORI MULTISTADIO Configurazioni Doppio Stadio Sintesi di Amplificatori Multistadio a BJT e FET Amplificatori in Cascata Accoppiamento di Stadi Amplificatori Carico con Accoppiamento a Trasformatore ESERCIZI (no 1,2) CAP. 9 AMPLIFICATORE DIFFERENZIALE…………………………….... 247 DEFINIZIONI AMPLIFICATORE DIFFERENZIALE AD ACCOPPIAMENTO DI EMETTITORE O DI SOURCE AMPLIFICATORI DIFFERENZIALI A PICCOLO SEGNALE Polarizzazione di un Amplificatore Differenziale Analisi Lineare a Piccolo Segnale Comportamento in Frequenza CARATTERISTICA A GRANDE SEGNALE AMPLIFICATORI DIFFERENZIALI INTEGRATI IN TECNOLOGIA CMOS ESERCIZI (no 1,3) CAP. 10 AMPLIFICATORI OPERAZIONALI…………………………….... 263 CARATTERISTICHE DEGLI OPERAZIONALI Saturazione Reiezione di Modo Comune Tensione di Offset Correnti di Offset ESEMPI DI AMPLIFICATORI CON OPERAZIONALI Amplificatore Invertente Amplificatore non Invertente Inseguitore Amplificatore Differenziale Amplificatore Differenziale per Strumentazione CIRCUITI CON OPERAZIONALI 5 Convertitori ac/dc di Precisione Rivelatore di picco Limitatore di precisione Raddrizzatore a una semionda Raddrizzatore a doppia semionda Amplificatore a guadagno variabile Sommatore Invertente e non Invertente (esercizio) Level Shifter (esercizio) Regolatore di Tensione (esercizio) Convertitori: Amplificatore di Transconduttanza (esercizio) Convertitori: Amplificatore di Transimpedenza (esercizio) Moltiplicatori di Impedenza (esercizio) Amplificatore Logaritmico (esercizio) Circuiti di Campionamento AO per Trasmissione di Segnali ad Alta Frequenza su cavo Transmissione ad Infrarossi AO di Isolamento ESERCIZI CAP. 11 LA CONTROREAZIONE nei CIRCUITI ELETTRICI………..... 289 SCHEMI IDEALI DI CONTROREAZIONE LA CONTROREAZIONE NEGATIVA NEGLI AMPLIFICATORI Esempi di Controreazione PROPRIETÀ DELLA CONTROREAZIONE NEGATIVA Desensibilizzazione del Guadagno Modifica delle Impedenze di Ingresso e di Uscita Effetto sulla Distorsione Non Lineare dell’Amplificatore Effetto sul Rumore dell’Amplificatore Effetto sulla Risposta in Frequenza STABILITA' DI UN SISTEMA A CONTROREAZIONE NEGATIVA Criteri di Stabilità Verifica di Stabilità sui Diagrammi di Bode TECNICHE DI COMPENSAZIONE Compensazione a Polo Dominante Compensazione con Cancellazione Polo-Zero Circuiti di Compensazione Compensazione ad Anticipo di Fase LA CONTROREAZIONE POSITIVA NEGLI OSCILLATORI Criterio di Oscillazione di Barkhausen 6 ESERCIZI CAP. 12 RISPOSTA in FREQUENZA degli OPERAZIONALI................. 313 BANDA PASSANTE DI UN OPERAZIONALE Amplificatore Invertente Amplificatore non Invertente FILTRI ATTIVI DEL I° ORDINE Derivatore (Filtro Passa-Alto) Integratore (Filtro Passa-Basso) Filtro Passa-Banda RISPOSTA NEL TEMPO: LINEARE E NON LINEARE Risposta Lineare - Distorsioni Lineari Risposta Non Lineare - Slew-Rate - Distorsione Non Lineare Effetto dello Slew-Rate su Segnali Sinusoidali ESERCIZI CAP. 14 GENERATORI DI FORME D’ONDA…………………………….. 351 OSCILLATORI SINUSOIDALI OSCILLATORI SINUSOIDALI CON AMPLIFICATORI OPERAZIONALI Oscillatore a Ponte di Wien Oscillatore a Sfasamento Controllo di Ampiezza Oscillatore Accordato con Filtro Attivo OSCILLATORI LC: OSCILLATORE A TRE PUNTI Voltage Controlled Oscillator (VCO) Oscillatori a Cristallo Conclusioni sugli Oscillatori OSCILLATORI SINUSOIDALI NON LINEARI: WAVEFORM SHAPER Metodo del Punto di Rottura Metodo dell'amplificazione Non Lineare MULTIVIBRATORI Multivibratori Bistabili Comparatore con Isteresi - Trigger di Schmitt (Invertente) Comparatore con Isteresi non Invertente Controllo di Ampiezza Multivibratori Astabili Generazione di Onde Quadre Multivibratori Astabili Generazione di Onde Triangolari Multivibratori Monostabili TIMER INTEGRATI Multivibratore Monostabile con il Timer 555 7 Multivibratore Astabile con il Timer 555 CONVERTITORI TENSIONEFREQUENZA GENERATORE DI RAMPA Generatori – Tabella riassuntiva ESERCIZI (solo 1,13,14) CAP. 16 AMPLIFICAZIONE DI POTENZA……………………………..…. 431 AMPLIFICATORI PER GRANDI SEGNALI Definizioni di Potenza in una Rete 2-Porte DISTORSIONE Distorsione Armonica Distorsione di Intermodulazione Effetto della Controreazione Negativa sulla Distorsione Caratteristiche Pin Pout EFFICIENZA DI CONVERSIONE DI POTENZA DISSIPAZIONE DI POTENZA NEI TRANSISTOR Sistemi Termici ESERCIZI (si 7,8) CAP. 17 FOTONICA…………………………………………………………….. 461 INTRODUZIONE Spettro elettromagnetico Misura della luce COMPONENTI OTTICI FOTORIVELATORI Fotoresistore Fotodiodo Fototransistore Cella Fotovoltaica I Sistemi Fotovoltaici SENSORI DI IMMAGINE Sensori a pixel passivi (PPS) Sensori a pixel attivi (APS) Charge Coupled Device (CCD) SORGENTI OTTICHE Diodi Led Optoisolatori Diodi Laser DISPLAY A CRISTALLI LIQUIDI (LCD) 8 Tecnologie LCD ESERCIZI CENNI sulle LINEE e sul RUMORE APPENDICE 1 RICHIAMI DI MATEMATICA…………….…………..…. 655 NOZIONI DI BASE Numeri Complessi Formule Trigonometriche Logaritmi METODI DI CALCOLO Tecniche di Modellizzazione di Dati sperimentali Approssimazione di una Funzione mediante Serie di Taylor Approssimazione di Dati mediante una Rete Neurale Calcolo Numerico APPENDICE 2 RICHIAMI DI TEORIA DEI CIRCUITI……….………... 663 LEGGE DI OHM ELEMENTI CIRCUITALI Elementi Passivi R,L,C Impedenze complesse Generatori di tensione e corrente Generatori Controllati Trasformatori LEGGI DI KIRCHOFF Legge di Kirchoff ai Nodi Legge di Kirchoff alle Maglie Partitore di tensione Partitore di corrente Elementi in Serie e in Parallelo Ponte di Wheatstone MODELLI EQUIVALENTI DI RETI LINEARI ALLE PORTE Rete Lineare Passiva Rete Lineare con Generatori: Equivalenti di Thevenin e Norton Reti lineari N-porte ANALISI DI CIRCUITI RC ED RL Circuiti RC Serie ed RL Parallelo Circuiti RC Parallelo ed RL Serie Circuito RLC passa-banda Circuito RLC passa-basso 9 DEFINIZIONI DI POTENZA Potenza Media Dissipata su un Bipolo Massimo Trasferimento di Potenza Attiva APPENDICE 3 SEGNALI ELETTRICI……………....……………..……..... 685 Segnali Periodici Rettangolari Segnali Periodici Sinusoidali Segnali Periodici Impulsivi Segnali Impulsivi One-Shot APPENDICE 5 LABORATORIO di ELETTRONICA……………………... 703 ACCESSORI ALIMENTATORI GENERATORI DI SEGNALE MULTIMETRI Misure di Tensione Misure di Corrente Misure di Resistenza OSCILLOSCOPI Principio di funzionamento Uso dello strumento Banda dell’oscilloscopio Compensazione Modalità di Campionamento APPENDICE 6 COMPONENTI........................................................................... 743 APPENDICE 7 SOLUZIONI ESERCIZI…………………………………….... 755 10
