Ingegneria elettrica ed elettronica

SCHEDA DATI PER OFFERTA FORMATIVA PUBBLICA DI CUI AL PUNTO 1.2
DELLA CIRCOLARE MINISTERIALE N° 187 DELL’11 GIUGNO 2008
Insegnamento:
Fondamenti di Elettronica (10 CFU)
Giovanni Martines
Docente titolare:
Professore Ordinario
Qualifica
09/E3 (ex ING-INF/01) - Elettronica
SSD di appartenenza
Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica
Struttura di afferenza
070675 5766
Telefono
[email protected]
e-mail
Tutti i martedì ore 11-13 e Giovedì ore 11-13
Orario di ricevimento
http://www.diee.unica.it/it/personale/personale.php?idp=33
Sito web docente
Curriculum scientifico
Giovanni Martines ha iniziato la sua carriera universitaria come
ricercatore presso l’università di Palermo nel 1983; nel 1992, da
professore associato, si è trasferito, presso l’Università di
Cagliari dove presta servizio, dal 2005 come professore
ordinario, nel Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed
Elettronica. Le sue principali attività di ricerca riguardano lo
studio di metodologie per la misura del rumore ad alta frequenza
e della relativa strumentazione elettronica di misura, con
particolare riferimento al campo delle onde micrometriche e
millimetriche; le misure di caratterizzazione e la modellistica di
dispositivi e sistemi elettronici orientate sia al progetto (CAD)
che alla diagnostica dei meccanismi di guasto; il progetto e lo
sviluppo di sistemi automatici di misura (ATE); le metodologie
di progetto di circuiti integrati per microonde (MMIC) con
particolare riferimento agli amplificatori a basso rumore ed agli
oscillatori ad impedenza negativa.
1. M. Vanzi, G. Mura, G. Martines, “DC parameters for laser
diodes from experimental curves”, Microelectronics Reliability,
Volume 51, Issues 9-11, September-November 2011, Pages
1752-1756, ISSN 0026-2714, 10.1016/j.microrel.2011.07.065.
(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0026271411
003301)
2. M. Monni, G. Martines, “A novel approach to determine the
start-up conditions in microwave negative impedance oscillator
design”, Proc. of 37th European Microwave Conference,
EUMC ’07, IEEE Conference (ISBN 978-2-87487-001-9) pp.
1397-1400, Munich Germany, October 8-12, 2007.
3. Giglio M, Martines G., Mura G, Podda S., Vanzi M., “An
automated lifetest equipment for optical emitters”,
Microelectronics & Reliability, vol. 42, n. 9, pp. 1311-1315,
September 2002.
4. A. Caddemi, G. Martines, “A global approach to the noise
and small-signal characterization of microwave field-effect
transistors”, Proc. of 16th Intern. Conf. on Noise in Physical
Systems and 1/f Fluctuations (ICNF 2001), pp. 285-288,
Gainesville, Florida (USA), October 2001.
5. G. Menghesso, G. Crosato, C. Garat, G. Martines, G.
Paccagnella, E. Zanoni, “Failure mechanisms of Schottky gate
contact degradation and deep traps creation in AlGaAs/InGaAs
PM-HEMT submitted to accelerated life tests”,
Contenuto schematico del
corso di insegnamento
Obiettivi formativi e
risultati attesi (secondo i
descrittori di Dublino)
Articolazione del corso
Microelectronics & Reliability, vol. 38, n. 6-8, pp. 1227-1232,
June-August 1998.
6. G. Martines, M. Sannino, "The determination of noise, gain
and scattering parameters of microwave transistors (HEMTs)
using only an automatic noise figure test-set", IEEE Trans. on
Microwave Theory Tech., vol. MTT-42, pp. 1105-13, July 1994.
Caratteristiche e metodologie di analisi degli amplificatori
elettronici. Amplificatori operazionali reali. Dispositivi a stato
solido. Amplificatori elementari a transistor. Amplificatori per
circuiti integrati. Stadi di uscita. La controreazione negli
amplificatori. Porte logiche CMOS
Acquisire conoscenze specifiche sui dispositivi elettronici e
sulla realizzazione degli amplificatori, anche con stadi in cascata
e con reazione negativa o costituiti da circuiti integrati di bassa
complessità.
Sapere sviluppare il progetto di un circuito elettronico di
limitata complessità, nelle tecnologie più diffuse, a partire dalle
specifiche funzionali, scegliendo l’architettura e gli stadi
elementari.
Sapere valutare il rapporto costo/benefici delle scelte adottate e
la qualità della soluzione ottenuta anche attraverso l’uso di
appropriati sistemi per il CAD.
Sapere presentare il progetto di un circuito elettronico secondo i
canoni definiti in sede internazionale discutendone le proprietà,
le caratteristiche e le prestazioni.
Acquisire la capacità di applicare le metodologie di progetto
utilizzate, a sistemi elettronici di diversa complessità e funzione.
Introduzione (8 ore di lezione, 4 ore di esercitazione).
Definizione delle grandezze caratteristiche e bilancio energetico
nei sistemi elettronici. Caratteristiche di trasferimento degli
amplificatori, principio di sovrapposizione degli effetti e
rappresentazioni approssimate, modelli circuitali equivalenti
(analisi in continua, a piccolo e a grande segnale nel dominio
del tempo, risposta in frequenza, analisi per il rumore).
Metodologie di progetto di amplificatori con stadi in cascata.
Invertitori logici. Norme per il disegno dei circuiti elettronici.
Simulazione circuitale con SPICE.
Gli amplificatori operazionali con applicazioni (10 ore di
lezione, 8 ore di esercitazione). Amplificatore differenziale e
amplificatori operazionali. Cortocircuito virtuale. Configurazione invertente e non invertente. Effetti della limitazione di
guadagno, larghezza di banda e impedenza di ingresso e di
uscita. Limitazioni a largo segnale: slew rate, limitazione della
corrente di uscita, corrente di polarizzazione e offset. Esempi di
simulazione in SPICE. Esempi di applicazioni: sommatori,
convertitori di impedenza, integratori, derivatori.
Semiconduttori e dispositivi a stato solido (12 ore di lezione,
4 ore di esercitazione). Semiconduttori e semiconduttori
drogati. Giunzione pn. Diodo ideale e diodo a giunzione.
Caratteristiche elettriche e analisi con il concetto di retta di
carico e con metodi iterativi. Modelli equivalenti del diodo a
Propedeuticità
Anno di corso e semestre
Testi di riferimento
largo segnale e a piccolo segnale. Circuiti raddrizzatori,
limitatori e di aggancio. Diodo Zener e generatori di tensione.
LED, fotodiodo e isolatori ottici. Varactor. Caratteristiche v-i e
regioni di funzionamento per transistori MOS, JFET e BJT.
Retta di carico e polarizzazione. Le trans-caratteristiche e i
modelli a piccolo segnale a frequenze intermedie.
Tiristore, SCR, TRIAC DIAC con esempi di applicazione
Stadi amplificatori elementari a singolo transistore (10 ore
di lezione, 6 ore di esercitazione). Equazioni e criteri di
progetto degli stadi elementari: configurazione invertente
(CS,CE), configurazione non invertente (CG, CB), inseguitore
di tensione (CD, CC). Modelli equivalenti a piccolo segnale ad
alta frequenza dei transistori. Prodotto guadagno-ampiezza di
banda (fT). Metodi approssimati per la determinazione della
risposta in alta e bassa frequenza.
Amplificatori elementari nei circuiti integrati analogici (10
ore di lezione, 8 ore di esercitazione) Stadi elementari con
carico attivo in tecnologia MOS, CMOS e BiCMOS. Curve di
carico. Polarizzazione nei circuiti integrati analogici. Specchi di
corrente. Coppia differenziale con BJT. Coppia differenziale
con carico attivo a specchio di corrente e con resistenze sugli
emettitori. Coppia differenziale con JFET, MOSFET e in
tecnologia CMOS. Approssimazione del mezzo circuito
equivalente. Risposta in frequenza della coppia differenziale e
problema del CMRR. Configurazione Darlington e Cascode.
Stadi di uscita (5 ore di lezione, 3 ore di esercitazione)
Classificazione e specifiche di progetto. Criteri per la scelta dei
transistori di potenza. Analisi e progetto di uno stadio di uscita
in classe B (push-pull). Distorsione di crossover. Analisi e
progetto di stadi in classe AB. Protezione da sovraccarico.
Analisi di circuiti integrati: amplificatore di potenza,
amplificatore operazionale.
La reazione negli amplificatori (6 ore di lezione, 2 ore di
esercitazione). Struttura generale degli amplificatori reazionati.
Classificazione ed analisi delle topologie di contro-reazione.
Anelli di reazione e metodologie di calcolo del guadagno
d’anello. Stabilità degli amplificatori reazionati.
Porte logiche CMOS (4 ore di lezione). Tabelle di verità e
porte logiche fondamentali. Definizione delle prestazioni: livelli
e immunità al rumore, tempi di propagazione, fan out. Inverter
CMOS. Esempi di porte logiche CMOS.
Consigliate:
Analisi Matematica 1, Chimica, Fisica Generale 2,
Elettrotecnica (Parte 1),
Analisi e Controllo dei Sistemi Dinamici (Analisi dei sistemi)
2°anno 2°semestre
 Adel Sedra, Kenneth Smith: "Microelectronic circuits",
Oxford University Press (in italiano "Circuiti per la
Microelettronica" a cura Prof. G. Vitale, Edises, Napoli).
 Richard C. Jaeger, Travis N. Blalock “Microelectronic Circuit
Design, Third Edition”, McGraw-Hill, New York (in italiano
Attività di supporto alla
didattica (tutoraggio)
Modalità di erogazione
dell’insegnamento
Sede
Modalità di frequenza
Metodi di valutazione
Dati statistici
Calendario prove d’esame
Data inizio e di termine
dell’attività
Organizzazione della
didattica
Eventuali attività di
supporto alla didattica
“Microelettronica” a cura prof. Paolo Spirito, McGraw-Hill
Italia, Milano).
Da compilare a cura della Presidenza
Da compilare a cura della Presidenza
Da compilare a cura della Presidenza
Obbligatoria
Prova scritta (più prova orale facoltativa)
Dati da inserire in futuro quando saranno disponibili
Da compilare a cura della Presidenza
Da compilare a cura della Presidenza
65 ore di lezione, 35 ore di esercitazione, 250 ore di studio
Il docente può indicare se utilizza dottorandi e assegnisti
nell’ambito della loro attività istituzionale e in quali orari. La
Presidenza inserirà i dati relativi ad eventuali tutor, una volta
assegnati e stabiliti gli orari