Programma a.a. 2014/15

Programma svolto nell'a.a. 2014/2015
Introduzione all’Elettronica (Cap.1 del Sedra Smith):
I segnali - Spettro di frequenza dei segnali – Segnali analogici e digitali
Amplificatori: Amplificazione del segnale – Simboli dei circuiti amplificatori – Guadagno di tensione – Guadagno di
potenza e di corrente – Espressione in decibel del guadagno – Le alimentazioni dell’amplificatore – Saturazione
dell’amplificazione – Caratteristiche di trasferimento non lineari e polarizzazioni – Simboli e convenzioni.
Risposta in frequenza degli amplificatori: Come si misura la risposta in frequenza degli amplificatori – Banda passante
dell’amplificatore – Calcolo della risposta in frequenza degli amplificatori – Reti a singola costante di tempo –
Classificazione degli amplificatori in base alla risposta in frequenza.
Amplificatori operazionali (Cap. 2 del Sedra Smith):
L’amplificatore operazionale ideale: I terminali dell’amplificatore operazionale - Funzione e caratteristiche
dell’amplificatore operazionale ideale – Segnale differenziale e di modo comune.
La configurazione invertente: Il guadagno a ciclo chiuso - Effetto del guadagno a ciclo aperto finito - Resistenze
d’ingresso e di uscita - Il circuito sommatore.
Configurazione non invertente: Il guadagno a ciclo chiuso – Caratteristiche della configurazione non invertente –
Effetto del guadagno a ciclo aperto finito – L’inseguitore di tensione.
Amplificatori di differenza: amplificatore di differenza a singolo stadio – Amplificatore per strumentazione.
Effetto del guadagno e della banda ad anello aperto finiti sulle prestazioni dei circuiti: Dipendenza dalla frequenza del
guadagno a ciclo aperto – Risposta in frequenza degli amplificatori a ciclo chiuso.
Funzionamento per ampi segnali degli amplificatori: Saturazione della tensione di uscita – Slew-rate – Banda a piena
potenza.
Non idealità in continua: Tensione di offset – Correnti di ingresso di polarizzazione e di offset.
Integratori e derivatori: La configurazione invertente con impedenze generiche – L’integratore invertente – Il
derivatore ad operazionale.
Diodi (Cap. 3 del Sedra Smith):
Il diodo ideale: Caratteristica tensione-corrente – Il raddrizzatore.
Caratteristiche ai terminali dei diodi a giunzione: La regione di polarizzazione diretta – La regione di polarizzazione
inversa – La regione di breakdown.
Modelli della caratteristica diretta del diodo: Il modello esponenziale – Analisi grafica con il modello esponenziale – Il
modello lineare a tratti – Modello a caduta di tensione costante – Il modello ideale del diodo.
Diodi Zener: Specifiche e modellistica del diodo Zener – L’utilizzo dello Zener come regolatore in parallelo.
Circuiti raddrizzatori: Il raddrizzatore ad una semionda – Il raddrizzatore a doppia semionda – Il raddrizzatore a ponte
– Circuito raddrizzatore con filtro capacitivo.
Circuiti limitatori.
Fisica del funzionamento dei diodi: Concetti fondamentali sui semiconduttori– La giunzione pn in condizioni di circuito
aperto – La giunzione pn in polarizzazione inversa – La giunzione pn nella regione di breakdown – La giunzione pn in
polarizzazione diretta.
Transistori ad effetto di campo MOS (MOSFET) (Cap. 4 del Sedra Smith):
Struttura e funzionamento fisico del dispositivo: La struttura del dispositivo – Funzionamento con tensione di gate nulla
– Come si crea un canale per il flusso di corrente – Comportamento per piccole VDS – Funzionamento al crescere di
VDS – Relazione iD-vDS – Il MOSFET a canale p – La tecnologia MOS complementare o CMOS.
Caratteristiche corrente – tensione: Simbolo circuitale – Le caratteristiche iD-vDS – Resistenza di uscita di valore
finito in regione di saturazione – Caratteristiche del MOSFET a canale p – Effetti della temperatura.
Il MOSFET come amplificatore: La caratteristica di trasferimento - Funzionamento ad ampi segnali – Determinazione
grafica della caratteristica di trasferimento – Funzionamento da amplificatore lineare.
Polarizzazioni in circuiti amplificatori a MOS: Polarizzazione a VGS fissa – Polarizzazione fissando VG e connettendo
un resistore al terminale di source – La polarizzazione usando un resistore di retroazione tra drain e gate –
Polarizzazione usando un generatore di corrente costante.
Funzionamento e modelli a piccolo segnale: Il punto di polarizzazione in continua – Il segnale di corrente al terminale
di drain – Il guadagno di tensione – Separazione dell’analisi in continua dall’analisi di segnale – Modelli di circuiti
equivalenti a piccolo segnale – La transconduttanza gm.
Amplificatori MOS a singolo stadio: Struttura di base – L’amplificatore a source comune (CS) – L’amplificatore a
source comune con un resistore di source – L’amplificatore a drain comune o inseguitore di source.
Il transistore bipolare a giunzione (Cap. 5 del Sedra Smith):
Struttura del dispositivo e funzionamento fisico: Struttura semplificata e modi di funzionamento – Funzionamento del
transistore npn nella regione attiva – Struttura dei transistori reali – Il transistore pnp.
Caratteristiche tensione – corrente: Simboli circuitali e convenzioni – Rappresentazione grafica delle caratteristiche del
transistore – Dipendenza di iC dalla tensione di collettore: l’effetto Early – Caratteristiche ad emettitore comune (pp.
401 e 402) – Il breakdown del transistore.
Il BJT come amplificatore: Funzionamento per ampi segnali – La caratteristica di trasferimento – Analisi grafica.
Polarizzazione dei circuiti amplificatori a BJT: La configurazione classica per la polarizzazione dei circuiti discreti –
Polarizzazione mediante un generatore di corrente costante.
Funzionamento e modelli per piccoli segnali: La corrente di collettore e la transconduttanza – La corrente di base e la
resistenza di ingresso della base – Guadagno di tensione – La separazione tra le grandezze dc e di segnale – Il modello
ibrido a p – Applicazioni dei circuiti equivalenti per piccoli segnali – Completamento dei modelli per piccoli segnali per
tener conto dell’effetto Early.
Amplificatori a BJT a singolo stadio: L’amplificatore ad emettitore comune - La configurazione ad emettitore comune
con resistore sull'emettitore - L'amplificatore a collettore comune.
Circuiti generatori di segnale e di forme d’onda (Cap. 13 del Sedra Smith)
Multivibratori bistabili (Schmitt trigger): Il ciclo di reazione – Le caratteristiche di trasferimento di un circuito bistabile
– Come un circuito bistabile cambia stato – Il circuito bistabile come elemento di memoria – Un circuito bistabile con
caratteristiche di trasferimento non invertenti – Applicazione del circuito bistabile come comparatore.
Generazione di forme d’onda quadrate: Funzionamento del multivibratore astabile.
Generazione di impulsi standardizzati: Il multivibratore monostabile.
Circuiti digitali
Il sistema binario (Millman, Grabel: 6.1).
Algebra booleana (Millman, Grabel: 6.2, 6.3) : Sistemi logici – La porta OR – La porta AND – La porta NOT
(invertitore) – L’operazione di inibizione (abilitazione) – La porta OR-esclusivo – Le leggi di De Morgan – La porta
NAND – La porta NOR – Caratteristiche delle porte logiche – Semplificazione delle reti logiche (P. Spirito: 1.5.2).
Realizzazione circuitale delle porte logiche: Invertitori logici digitali (Sedra, Smith: 1.7.1, 1.7.2, 1.7.3, 1.7.4, 1.7.5,
1.7.6, 1.7.7) – Funzionamento come interruttore del BJT (Sedra, Smith: 5.3.4) – Funzionamento come interruttore del
MOSFET (Sedra, Smith: 4.4.3) – L’invertitore CMOS (Sedra, Smith: 4.10, 10.2.1) – Tecnologie dei circuiti integrati
digitali e famiglie logiche (Sedra, Smith: 10.1.1) – Caratteristiche dei circuiti logici: margini di rumore, ritardo di
propagazione, dissipazione di potenza, prodotto ritardo-potenza, fan-in e fan-out (Sedra, Smith: 10.1.2) – Logica CMOS
complementare (Sedra, Smith: 10.3.1, 10.3.2, 10.3.3, 10.3.4, 10.3.5).
Sottosistemi combinatori: Sommatori – Codificatori – Decodificatori – Multiplexer – Demultiplexer (PSpirito: 10.1,
10.3, 10.4).
Multivibratori bistabili: Cella di memoria ad un bit – Flip- flop SR sincrono – Il Flip-flop di tipo JK – Precarica ed
azzeramento (preset e clear) – La condizione di indeterminazione (race-around condition) – Il flip-flop di tipo JK
master-slave – Il flip-flop di tipo D – Il flip-flop di tipo T (Millman, Grabel: 8.1, 8.3, 8.4).
Sottosistemi sequenziali: Registri a scorrimento – Contatori ripple – Contatori up-down – Contatori modulo M=/=2n. –
Contatori sincroni con riporto seriale e riporto parallelo. (Millman, Grabel: 8.5, 8.6, 8.7, 8.8).
Conversione A/D e D/A
Grandezze analogiche e grandezze digitali – Campionamento – Quantizzazione – Il sistema di conversione – Codici di
rappresentazione – Convertitore D/A a resistori pesati – Convertitore D/A a rete a scala R-2R – Convertitore flash –
Convertitore ad approssimazioni successive – Convertitore a doppia rampa. (Millman, Grabel: 16.4, 16.5, trasparenze
del corso: Conversione AD e DA.pdf).