Classe delle lauree in: Ingegneria dell’Informazione (L-3) Corso di laurea in: Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Settore scientifico disciplinare: Elettronica (ING-INF/01) Anno accademico: 2015 - 2016 Tipo di attività formativa: Ambito disciplinare: CFU: Caratterizzante Ingegneria Elettronica 6 Titolo dell’insegnamento: Fondamenti di Codice Elettronica – Tipo di insegnamento: Anno: Semestre: dell’insegnamento: I° Modulo: Circuiti Obbligatorio terzo primo 2164 Elettronici Elementari (CD) DOCENTE: Prof. Ing. Gianvito Matarrese (Ricercatore confermato) ARTICOLAZIONE IN TIPOLOGIE DIDATTICHE: 28 ore di lezioni teoriche, 20 ore di esercitazioni. PREREQUISITI: Fondamenti di Dispositivi Elettronici, Fondamenti di Teoria dei Circuiti, Complementi di Analisi Matematica, Fondamenti di Automatica. OBIETTIVI FORMATIVI: Il corso ha lo scopo di fornire i concetti e gli strumenti di base per l’analisi statica e dinamica di principali costituenti i circuiti elettronici analogici: amplificatori elementari e pluristadio. PROGRAMMA: 1. Richiami sui materiali semiconduttori. 2. Richiami sul diodo a giunzione: principio di funzionamento; polarizzazione diretta ed inversa; caratteristica statica corrente-tensione; punto di lavoro di circuiti con diodi; approssimazione lineare a tratti della caratteristica del diodo; analisi per grandi segnali di circuiti a diodi. 3. Applicazioni circuitali del diodo: limitatori di tensione, raddrizzatori a singola e doppia semionda; regolatore di tensione a diodo Zener; alimentatore DC stabilizzato; circuiti di clamping e duplicatore di tensione. 4. Analisi per piccolo segnale dei circuiti a diodi; modello per piccoli segnali del diodo; errore e distorsione di non linearità. 5. Il Transistor Bipolare a Giunzione (BJT): principio di funzionamento; in zona attiva diretta, saturazione ed interdizione; caratteristiche statiche; effetto Early; determinazione del punto di lavoro di circuiti a BJT; modello per piccoli segnali; errore di non linearità. 6. Sistema Metallo Ossido Semiconduttore (MOS) e transistor MOSFET: principio di funzionamento in saturazione e zona lineare; caratteristiche statiche; modulazione della lunghezza di canale; determinazione del punto di lavoro di un circuito contenente il MOSFET; modello per piccoli segnali; errore di non linearità. 7. Circuiti di polarizzazione dei dispositivi: circuito di autopolarizzazione e con alimentazione duale. 8. Stadi amplificatori elementari a BJT e MOSFET: stadio invertitore di tensione ad emettitore/source comune ed a degenerazione di emettitore/source; stadio inseguitore di tensione a BJT (Collettore Comune) e MOSFET (Drain Comune); stadio inseguitore di corrente a BJT (Base Comune) e MOSFET (Gate Comune); analisi statica e per piccolo segnale degli stadi amplificatori elementari; analisi per piccolo segnale mediante l’uso del circuito equivalente di Thevenin. 9. Amplificatori pluristadio. 10. Generatori di corrente a transistor e loro impiego come carico attivo: specchio semplice di corrente; specchio Widlar e cascode a BJT e MOSFET; specchio a cancellazione delle correnti di base. 11. Comportamento dinamico di circuiti a transistori: risposta in alta e bassa frequenza; risposta al gradino. 12. Utilizzo del simulatore circuitale PSpice per le simulazioni nel dominio del tempo e della frequenza. METODI DI INSEGNAMENTO: Lezioni ed esercitazioni in aula impartite sia alla lavagna, che mediante presentazioni Power Point. CONOSCENZE E ABILITÀ ATTESE: Al termine dell’insegnamento gli allievi saranno in grado di effettuare l’analisi delle principali prestazioni di circuiti elettronici elementari nonché la verifica dei risultati ottenuti, tramite simulazioni al calcolatore. SUPPORTI ALLA DIDATTICA: 20 PC in aula CAD, software di simulazione ORCAD-PSPICE, videoproiettore CONTROLLO DELL’APPRENDIMENTO E MODALITÀ D’ESAME: Due prove di esonero, lavoro a casa. Votazione in trentesimi. TESTI DI RIFERIMENTO PRINCIPALI: F. Corsi: Quaderni di Elettronica (dispense) F. Corsi, G. Matarrese et al.: Elettronica Analogica – Prove svolte con approfondimenti, Ed. McGraw-Hill Italia, 2010, ISBN: 978-88-386-6567-7. A.S. Sedra – K.C. Smith: Circuiti per la Microelettronica – Quarta Edizione, Ed. EdiSES, 2013, ISBN 978-88-7959-7340. ULTERIORI TESTI SUGGERITI: R.C. Jaeger – T.N. Blalock: MICROELECTRONIC Circuit Design, Ed. Mc Graw Hill, 2010. P.E. Gray – R.G. Meyer: Circuiti integrati analogici, Ed. Mc Graw Hill, 2011. ALTRE INFORMAZIONI: Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell'Informazione (DEI), Politecnico di Bari (http://dee.poliba.it) Stanza docente 2° piano del DEI, tel. +39 080 5963 820 (ufficio) +39 080 5963 313 (Laboratorio di Elettronica Applicata), e-mail: [email protected]. Degree class: Information Engineering First level (three years) degree: Electronic and Telecommunication Engineering Scientific Discipline Sector: Electronics (ING-INF/01) Academic year: 2015 - 2016 Type of course Disciplinary area: ECTS Credits: Characterizing Electronic Engineering 6 Title of the course: Fundamentals of Code: Type of course: Year: Semester: Electronics – 1st 2164 Required 3rd year 1st module: Basic Electronic Circuits (CD) LECTURER: Prof. Ing. Gianvito Matarrese (Assistant Professor in Electronics) HOURS OF INSTRUCTION: Theory: 28 hours. Numerical applications: 20 hours. PREREQUISITES: Mathematical Analysis, Fundamentals of Circuit Theory, Fundamentals of Electron Devices, Fundamentals of Automatics. AIMS: To teach concepts and methods for the analysis of the basic building blocks of analogue electronic circuits: elementary and multistage amplifiers. CONTENTS: 1. Basics of semiconductor materials. 2. Recalls on the pn-junction diode: principle of operation; direct and revers bias; static current-voltage characteristic; bias point of diode circuits; piecewise linear approximation of the diode characteristic; large signal analysis of diode circuits. 3. Circuital applications of the diode: voltage limiters, single and double-wave rectifiers; voltage regulator with Zener diode; DC-stabilized power supply; Clamping and voltage doubler circuits. 4. Small signal analysis of diode circuits; diode small signal model; non-linearity error and distortion. 5. Bipolar Junction Transistors (BJTs): principle of operation; active, saturation and interdiction regions; static characteristics; Early effect; evaluation of the bias point of BJT circuits; small signal model; non-linearity error. 6. Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors (MOSFETs): operating principle in saturation and linear regions; static characteristics; channel-length modulation effect; determination of the operating point of a circuit containing MOSFETs; small signal model; non-linearity error. 7. Bias circuits: self-biasing and dual power supply circuits. 8. Basic BJT and MOSFET amplifier stages: common emitter/source inverting amplifier; emitter/source-degenerated common emitter/source amplifier; emitter/source follower voltage amplifier stage; common base/gate current follower stage; static and small signal analysis of basic amplifier stages; small signal analysis by the use of the Thevenin equivalent circuit. 9. Multistage Amplifiers. 10. Transistor current sources and their use as active load: basic current mirror; Widlar and cascode current mirrors; bipolar mirror with base-current compensation. 11. Dynamic behavior of transistor circuits: high and low frequency response; step response. 12. PSpice circuital simulations in the time and frequency domain. TEACHING METHODS: Lectures given both in the conventional manner and supported by informatic mutimedia, EXPECTED OUTCOME AND SKILLS: At the end of the course students should be able to perform the analysis of the main performance of elementary electronic circuits and its validation by CAD simulations. TEACHING AIDS: 20 PC, simulation software ORCAD-PSPICE, 1 projector. EXAMINATION METHOD: Written examinations. BIBLIOGRAPHY: F. Corsi: Quaderni di Elettronica (dispense) F. Corsi, G. Matarrese et al.: Elettronica Analogica – Prove svolte con approfondimenti, Ed. McGraw-Hill Italia, 2010, ISBN: 978-88-386-6567-7. A.S. Sedra – K.C. Smith: Circuiti per la Microelettronica – Quarta Edizione, Ed. EdiSES, 2013, ISBN 978-88-7959-7340. FURTHER BIBLIOGRAPHY: R.C. Jaeger – T.N. Blalock: MICROELECTRONIC Circuit Design, Ed. Mc Graw Hill, 2010. P.E. Gray – R.G. Meyer: Circuiti integrati analogici, Ed. Mc Graw Hill, 2011. FURTHER INFORMATIONS: Department of Electrical and Information Engineering (DEI), Politecnico di Bari (http://dee.poliba.it) Lecturer room at 2nd floor of DEI, phone +39 080 5963 820 (office), +39 080 5963 313 (Applied Electronics Laboratory), e-mail: [email protected].