Testi del Syllabus Docente VERSACE CONSOLATO CARLO Anno offerta: 2012/2013 Insegnamento: 27002067 - ELETTRONICA Corso di studio: Matricola: 002389 0729 - SCIENZA DEI MATERIALI INNOVATIVI E PER LE NANOTECNOLOGIE Anno regolamento: 2010 CFU: 5 Settore: FIS/01 Tipo attività: B - Caratterizzante Partizione studenti: - Anno corso: 3 Periodo: Primo Semestre Sede: UNIVERSITA' DELLA CALABRIA Testi in italiano Tipo testo Testo Lingua insegnamento Italiano Contenuti Teoria delle reti elettriche lineari, fisica dei dispositivi semiconduttore, circuiti con dispositivi a semiconduttore, circuiti digitali Testi di riferimento J.Millman and A. Grabel, ‘Microelectronica 2d Ed. McGraw-Hill IT,P.Horowitz, W Hill, ‘The art of electronics 2d Ed’ Cambridge University Press, - W.Kleitz Obiettivi formativi Comprendere i fenomeni di conduzione elettrica nella materia condensata, comprendere le basi dell'interazione delle onde elettromagnetiche con i solidi, conoscere e utilizzare i più diffusi dispositivi elettronici a semiconduttore, avere dimestichezza nella misura di segnali elettrici deboli, conoscere e saper realizzare semplici circuiti elettronici con diodi, bjt, fet e amplificatori operazionali. Apprendere i metodi di sintesi e di analisi di reti logiche combinatorie ,comprendere il funzionamento delle reti sequenziali. Prerequisiti Lo studente deve conoscere i contenuti tipici dei corsi di Elettromagnetismo, Laboratorio di Elettromagnetismo, Analisi Matematica e aver appreso rudimenti della Teoria degli Errori di Misura. Metodi didattici Lezioni ed esercitazioni Altre informazioni Tutte le lezioni si tengono nel laboratorio didattico. Orario di ricevimento: martedì dalle 17.30 alle 19, al termine della prova di laboratorio, negli altri giorni su appuntamento. Studio docente: edificio 33B - piano 4° - stanza 5 Email: [email protected] Recapito telefonico: +39 0984.496116 - +39 0984.496147 Modalità di verifica dell'apprendimento Relazioni sulle prove di laboratorio e prova orale Programma esteso Reti elettriche in regime alternato: tensione e correnti sinusoidali, impedenza, rifasamento, concetto generale di risonanza elettrica, circuiti risonanti e sovratensioni, potenza attiva, reattiva e apparente, trasformatori. Introduzione all'analisi di Fourier per segnali elettrici. Reti lineari in regime impulsivo, trasformate di Laplace.Linee di trasmissione, adattamento di impedenza, circuiti reali a costanti distribuite, propagazione del segnale elettrico, riflessione e attenuazione, trasmissione. Struttura cristallina. La conduzione nei metalli e nei semiconduttori. Trasporto di carica per deriva, diffusione e iniezione di portatori. Effetto Hall. Processi di generazione e ricombinazione. Proprietà elettroniche ed ottiche La giunzione a drenaggio non uniforme, il diodo a giunzione, resistenza di giunzione, carica spaziale e capacità di giunzione, velocità di risposta e tempo di commutazione, caratteristica del diodo a giunzione, retta di carico, il diodo come elemento circuitale, il diodo zenner, il diodo varatore, il diodo schottky, il diodo PIN, il variatore, il diodo tunnel, il diodo LED, elementi di otoelettronica.Il transistor Il transistor bipolare, PN P e NPN, guadagno di corrente per grandi segnali, modi di funzionamento di un transistor, caratteristiche di ingresso uscita a base comune e a emettitore comune, metodi di analisi dei circuiti a transistor, esempi di circuiti di polarizzazione delle giunzioni, operazioni di commutazione. FET, caratteristica I/O dei FET. Il transistor come amplificatore Caratteristiche generali di un amplificatore, tipi di amplificatore, modello per piccoli segnali, amplificatori a singolo stadio Tipo testo Testo (E-COM, C-COM e B-COM), la coppia Darlington, effetti di alta frequenza, la reazione. Amplificatori operazionali. Amplificatori operazionali, teorema di sovrapposizione e massa virtuale, analisi di circuiti reazionati , l’ operazionale reale, stabilità e risposta di un amplificatore reazionato; oscillatori; compensazione dell’offset, coefficienti termici, corrente di polarizzazione di’ingresso, guadagno in modo comune, effetto delle impedenze d’ingresso e d’uscita, potenza dissipata e limite di corrente. Sistemi di numerazione, circuiti interruttori, rappresentazione digitale di quantità analogiche; sistemi di numerazione decimale, binario, esadecimale e loro confronto; segnali digitali; rappresentazioni seriale e parallela; interruttori elettronici. L’algebra di Boole, porte logiche, reti logiche combinatorie; leggi e regole dell’algebra di Boole; porte AND, OR, NOT, NAND, NOR; il teorema di De Morgan, porte EXOR, EXNOR; mappe di Karnaugh, esempi di circuiti logici. Circuiti logici ed operazioni aritmetiche, aritmetica binaria, aritmetica esadecimale;l’aritmetica BCD; circuiti aritmetici; circuito sommatore binario, Comparatori; Famiglie logiche e loro caratteristiche La famiglia TTL; la famiglia CMOS; la famiglia ECL.Flip-Flop Circuiti bistabili S-R; bistabili di tipo D; bistabili J-K; Trigger di Schmitt. Reti sequenziali Introduzioni alle reti sequenziali; circuiti di conteggio. Laboratorio: 1.Funzione di trasferimento di una rete lineare, grafico alla Bode, grafico alla Nyquist, applicazione al circuito RLC. 2.Linee di trasmissione, il cavo RG58. 3.Il diodo a giunzione, circuiti con i diodi. 4. Il fotodiodo. 5.Diodi Led. 6.Il transistor bipolare (BJT) caratteristiche di I/O del BJT. 7.L’amplificatore ad emettitore comune. 8. Applicazioni degli amplificatori operazionali. 9.Oscillatori. 10.Porte logiche, misura dei tempi di ritardo.11.Reti combinatorie e sintesi di circuiti logici.12.Flip-Flop Testi in inglese Tipo testo Testo Lingua insegnamento Italian Contenuti Theory of linear electrical networks, semiconductor device physics, circuits with semiconductor devices, digital circuits Testi di riferimento J.Millman and A. Grabel, ‘Microelectronica 2d Ed. McGraw-Hill IT,P.Horowitz, W Hill, ‘The art of electronics 2d Ed’ Cambridge University Press, - W.Kleitz Obiettivi formativi Understanding the phenomena of electrical conduction in condensed matter, understand the basics of the interaction of electromagnetic waves with solids, know and use the most popular semiconductor electronic devices, be familiar with the extent of weak electrical signals, to know and be able to create simple electronic circuits with diodes, bjt, fet and operational amplifiers. Learn the methods of synthesis and analysis of logic networks, understand the behavior of sequential networks. Prerequisiti The student must know the typical content of the courses of Electromagnetics, Electromagnetics Laboratory, Mathematics and learned the rudiments of the Theory of Measurement Errors. Metodi didattici Lectures and exercises Altre informazioni Both theory/exercise and laboratory are held in the teaching laboratory. Office hours for students: on Tuesday, from 17.30 to 19, at the end of the test laboratory, at other times by appointment. Office: building 33B - 4th floor - room 5 Email: [email protected] Telephone: +39 0984.496116 - +39 0984.496147 Modalità di verifica dell'apprendimento Report on the laboratory tests and oral Programma esteso Elements of network theory.Power Network under alternating signals: voltage and sinusoidal currents, impedance, power factor correction, the general concept of electrical resonance, resonant circuits and surges, active, reactive and apparent power, transformers. Introduction to Fourier analysis of electrical signals. Linear networks under impulsive transforms Laplace. Transmission Network: coupling and impedance matching circuits, real distributed constants, propagation of the electrical signal, attenuation and reflection, transmission .Crystal structure and semiconductor physics. The conduction in metals and semiconductors. Charge transport by drift, diffusion and injection of carriers. Hall effect. Processes of generation and recombination. Average lifetime of the minority carriers. Electronic and optical properties of non-uniform drainage junction, the junction diode, junction resistance, space charge and junction capacitance, speed of response and switching time, characteristic of the diode junction, load line, the diode as an element circuit, the diode Zenner, the varactor diode, the Schottky diode, the PIN diode, the tunnel diode, the diode LED, optoelectronics elements.The bipolar transistor, PNP and NPN current gain for large signals , modes of operation of a transistor, characteristics of input output common-base and common-emitter, methods of analysis of transistor circuits, examples of bias circuits of the junctions, switching operations. FET characteristic I / O FET. The transistor as an amplifier General characteristics of an amplifier, amplifier types, model for small signals, amplifiers single stage (E-COM, C-COM and COM-B), the Darlington pair, effects of high Tipo testo Testo frequency, the reaction. Operational Amplifiers: operational amplifiers basics, superposition theorem and virtual mass, analysis of closed-loop circuits, inverting and non-inverting amplifier, summing amplifier, transimpedance and trasnconduttance amplifiers, AC-DC, the real operational. Amplificatori Insights on reazionati amplifiers; stability and response of an amplifier reazionato; oscillators; offset compensation, thermal coefficients, bias current di'ingresso, gain in common mode, effect of input impedances and the output, power dissipation and current limit . numbering systems and codes, digital circuits interruttoriRappresentazione analog quantities; decimal number systems, binary, hexadecimal and their comparison; digital signals, serial and parallel representations; electronic switches. The Boolean algebra, logic gates Logic Networks, laws and rules of Boolean algebra, gates AND, OR, NOT, NAND, NOR, De Morgan's theorem, EXOR gates, EXNOR, simplification of logic networks, maps Karnaugh, examples of logic circuits. Logic circuits and operations, the binary aritmetics, hexadecimal arithmetic, BCD arithmetic circuits, binary adder circuit, comparator, logic families and their characteristics, the TTL family, the CMOS family, the ECL family, Flip-Flop, bistable SR, D-type flip-flops, JK flip-flops, Schmitt Trigger. Introductions sequential networks, counter circuits . Laboratory: 1.transfer functionof a linear network, the Bode graph, chart to Nyquist, the application RLC circuit. 2.transmission networks, the RG58 cable. 3.Il junction diode, circuits with the diodes. 4.Photodiode. 5.LEDs. 6. bipolar transistor (BJT), I/O characteristics. 7.The 'common-emitter amplifier. 8. Application of operational amplifiers. 9.Oscillators. 10.Logic gates, measurement of delay time.11.synthesis of combinatorial logic circuits. 12.Flip-Flop.