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
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