473/99
A.A. 1999/00
UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI TRIESTE
_____________________________________________________________________
CORSO DI LAUREA
PROGRAMMA DEL CORSO DI
DOCENTE
INGEGNERIA ELETTRICA
ELETTRONICA
Giovanni RAMPONI
DISPOSITIVI A SEMICONDUTTORE
-- Fisica dei semiconduttori
Struttura atomica di un semiconduttore, legami covalenti; drogaggio n e p; tipi
di portatori e loro concentrazione; conduzione nei conduttori, conduzione e
diffusione nei semiconduttori; effetti della temperatura, generazione per
radiazione luminosa; effetti dei gradienti di concentrazione; potenziale di
barriera su una giunzione.
-- Diodo
Schema funzionale e comportamento in cortocircuito, in polarizzazione diretta e
inversa; modelli per il diodo; semplici circuiti a diodi; comportamento
dinamico, capacita` di transizione e di diffusione, tempo di recupero inverso.
Diodo Zener. Diodo Zener: meccanismo Zener e valanga, effetti della
temperatura, semplici circuiti. Fotodiodo: struttura e caratteristica V/I,
utilizzo come cella solare; cenno a LED e fotoaccoppiatore.
-- Transistor bipolare
Struttura interna, regioni e modo di funzionamento, correnti interne in zona
attiva, guadagno di corrente; modello di Ebers-Moll; curve d'ingresso e uscita
a base comune; connessione a emettitore comune e relative curve; effetto Early;
comportamento dinamico; semplice amplificatore per grandi segnali a emettitore
comune.
-- Transistor a effetto di campo
Struttura e funzionamento di un MOSFET; descrizione sperimentale e formale in
zona lineare e in saturazione; tipi di MOSFET; amplificatore a source comune,
porte NOT e NOR, interruttore analogico. Struttura e funzionamento di un JFET;
caratteristiche di uscita.
-- Dispositivi di potenza
Proprieta` generali; transistor bipolari e unipolari; SCR, DIAC, TRIAC e loro
utilizzo; GTO; IGBT, modello e struttura reale, caratteristiche di un
dispositivo commerciale; MCT.
-- Realizzazione integrata di dispositivi passivi e attivi
Tecnica fotolitografica; diffusione; epitassia; realizzazione di un BJT npn
amplificatore in un circuito integrato; BJT pnp, JFET, MOSFET compatibili e non;
componenti passivi.
ELETTRONICA ANALOGICA
-- Il regime di piccoli segnali
Concetto di circuito equivalente, modelli di dispositivi passivi, modello a
pigreco ibrido e a parametri ibridi di BJT, modelli di MOSFET e JFET.
-- Amplificatori monostadio
Connessione a emettitore comune: studio alle frequenze intermedie ed alte,
guadagno di corrente, pulsazioni di taglio e transizione, guadagno di tensione;
resistenze di ingresso e di uscita; teorema di Miller e circuito unilatero;
stadio con resistenza di degenerazione.
Connessione a collettore comune: guadagni di corrente e tensione, resistenze di
ingresso e di uscita; risposta in frequenza; uso come buffer di tensione.
Connessione a base comune: guadagni di corrente e tensione, resistenze di
ingresso e di uscita; risposta in frequenza; uso come buffer di corrente.
Confronto tra gli amplificatori monostadio.
-- Amplificatori polistadio
Accoppiamento capacitivo, stadio CE-CE alle frequenze intermedie, basse (cenno)
e alte; accoppiamento induttivo; stadi ad accoppiamento diretto: diversi
collegamenti CE-CE, coppie Darlington, CC-CE, CE-CB; stadi simmetrici, teorema
di bisezione, amplificatore differenziale bilanciato e sbilanciato per piccoli
e grandi segnali, CMRR.
-- Amplificatori reazionati
Tipi di amplificatore, modelli, ipotesi; effetti della reazione su guadagno,
banda, sensitivita`, distorsione, resistenze d'ingresso e uscita; connessioni
di prelievo e miscelazione, metodo di analisi; risposta in frequenza,
stabilita` e compensazione.
-- Amplificatori per grandi segnali
Distorsione, rendimento, classi A, B, AB, C, D (cenni); stadi CE e CC in classe
A, rendimento; stadi complementare e quasi complementare in classe B e AB,
rendimento; stadio "totem pole"; problemi termici.
-- Regolatori di tensione
Concetti generali, architettura, indici di qualita`; circuiti per riferimenti
di tensione; regolatori serie: struttura, parametri, protezioni per corto
circuito, area sicura, termica; circuiti commerciali; regolatori commutati: a
primario; a secondario step-down, step-up, inverting; circuiti commerciali.
-- Commutazione dei dispositivi di potenza
Modello di un carico induttivo; commutazione di un MOSFET o di un IGBT.
-- Amplificatori operazionali
Modello ideale e semplici circuiti applicativi lineari e non lineari; non
idealita` di un operazionale e sua struttura interna; compensazione in
frequenza; compensazione e azzeramento dell'offset, suoi legami; slew rate;
guida alla scelta di un operazionale commerciale.
-- Circuiti con amplificatori operazionali
Amplificatore da strumentazione: caratteristiche, circuito a tre operazionali.
Filtri analogici: specifiche in frequenza; passabasso prototipo; approssimazione
con Butterworth, Bessel, Cebicev; trasformazioni di frequenza; rete di Sallen e
Key.
-- Oscillatori sinusoidali
Criterio di Barkhausen; configurazioni circuitali LC e RC: a tre punti
(Colpitts, Hartley); uso del quarzo; ponte di Wien e rete a sfasamento.
ELETTRONICA DIGITALE
-- Multivibratori
Comparatori e trigger di Schmitt; multivibratore astabile per onde rettangolari
e quadre; multivibratore monostabile non-retriggerable. Struttura del 555 e suo
uso come monostabile.
-- Reti elementari e realizzazioni
Funzioni di variabili logiche e leggi di DeMorgan; porte logiche elementari;
mappe di Karnaugh; realizzazione di funzioni in un circuito integrato: tempi di
commutazione, fan-in e fan-out; famiglie bipolari TTL (totem pole, collettore
aperto, tri-state) ed ECL; famiglie unipolari (MOS,CMOS); confronto delle
prestazioni; connessione TTL-CMOS; logiche a bassa tensione.
-- Reti combinatorie e sequenziali
Decoder, encoder; multiplexer, demultiplexer; generalita` sulle reti
sequenziali; flip-flop: SR asincrono e sincrono, JK, T, D, master-slave;
registri a scorrimento; contatori sincroni e asincroni.
-- Memorie e registri
RAM statiche e dinamiche, operazioni di lettura e scrittura; ROM, PROM, EPROM,
Flash; registri FIFO; dispositivi CCD. Logiche programmabili.
-- Circuiti aritmetici e logici
Aritmetica a virgola fissa: sommatori seriale e parallelo; ALU; moltiplicatori
seriale e parallelo. Aritmetica a virgola mobile: barrel shifter,
moltiplicatore, sommatore. Cenno sui microprocessori e sui sistemi DSP.
ESERCITAZIONI IN AULA E LABORATORIO
Analisi di circuiti con SPICE.
Circuiti con amplificatori operazionali.
Progetto e realizzazione di un circuito logico.
TESTI DI CONSULTAZIONE
R.C. Jaeger: "Microelettronica", McGraw-Hill 1998.
P.U. Calzolari, S. Graffi: "Elementi di elettronica", Zanichelli 1984.
J. Millman, S. Grabel: "Microelectronics", McGraw-Hill 1987.
H. Taub: "Digital circuits and microprocessors", McGraw-Hill 1988.
