ELETTRONICA ANALOGICA Crediti 10 Prof. Marco Sampietro

Politecnico di Milano
Facoltà di Ingegneria
dell'Informazione
Anno Accademico 2004/2005
ELETTRONICA ANALOGICA
070348
Crediti
10
Prof. Marco Sampietro
Allievi
Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica.
Obiettivi
L'insegnamento si propone di fornire una prima conoscenza approfondita degli aspetti più importanti dei moderni circuiti
elettronici analogici, trasmettendo le tecniche per una loro rigorosa analisi quantitativa e gli elementi per una percezione
intuitiva del loro funzionamento. Tali argomenti sono essenziali sia per gli allievi che intendano concludere gli studi con
l'acquisizione del titolo di primo livello sia per quelli che intendano proseguire nella Laurea Specialistica.
Distribuzione indicativa dell'attività didattica
Ore di lezione = 60, ore di esercitazione = 34, ore di laboratorio = 12
Programma delle lezioni e delle esercitazioni
1. Circuiti elettronici utilizzanti MOSFET (8 ore di lezione + 6 ore di esercitazione)
Richiami dei principi di funzionamento dei transistori MOSFET. Tecniche di polarizzazione. Stabilità della
polarizzazione. Piccolo segnale e linearizzazione della risposta. Stadi Source a massa, stadi Gate a massa, stadi
Source follower: guadagno e dinamica, impedenze di ingresso ed uscita, potenza dissipata. Circuiti differenziali:
segnali differenziali e di modo comune, guadagno, non idealità, uscita single-ended, simmetria.
2. Il transistore bipolare (8 ore di lezione + 4 ore di esercitazione)
Fisica del dispositivo. Caratteristiche I-V. Modello equivalente. Polarizzazione. Stadi amplificatori elementari.
Resistenza finita vista in base e partizione della tensione d’ingresso. Specchio di corrente ed errore di
specchiamento. Saturazione del dispositivo. Effetto Early.
3. Rumore nei circuiti elettronici (8 ore di lezione + 4 ore di esercitazione)
Sorgenti fisiche di rumore nei circuiti elettronici: rumore termico nei resistori e nei MOSFET, rumore shot nelle
giunzioni pn. Rappresentazione del rumore: densita’ spettrale e valore quadratico medio. Calcolo del rumore nei
circuiti amplificatori a singolo stadio e nei circuiti differenziali. Rapporto segnale/disturbo.
4. Distorsione negli amplificatori (8 ore di lezione + 4 ore di esercitazione + 4 ore di laboratorio)
Calcolo dell’errore di linearita’ nei MOSFET e nei bipolari. Applicazioni agli amplificatori elementari. Caratteristica a
tangente iperbolica dello stadio differenziale. Calcolo della distorsione armonica.
5. Amplificatori lineari a più stadi (6 ore di lezione + 4 ore di esercitazione)
Circuiti amplificatori a più stadi: collegamenti AC e DC, accoppiamenti impedenziali, polarizzazione, guadagno
massimo e dinamica di funzionamento. Uso dello specchio di corrente nei circuiti. Stadio differenziale con carico a
specchio. Dinamica dei circuiti su grandi segnali. Struttura degli amplificatori di tensione e di quelli di corrente.
Descrizione dei circuiti interni ad un amplificatore operazionale.
6. Risposta in frequenza degli amplificatori (10 ore di lezione + 6 ore di esercitazione + 4 ore di laboratorio)
Richiami sulle funzioni di trasferimento, poli e zeri, rappresentazione di Bode e sul piano complesso. Comportamento
in frequenza dei MOSFET e dei BJT: frequenza di taglio e modelli equivalenti. Comportamento in frequenza degli
stadi elementari a singolo transistore e risposta nel tempo. Metodo delle costanti di tempo. Effetto Miller. Prodotto
guadagno-banda. Stadio Cascode. Analisi in frequenza di circuiti a più stadi. Ricerca del polo dominante.
7. Amplificatori reazionati (12 ore di lezione + 6 ore di esercitazione + 4 ore di laboratorio)
Richiami dei princìpi della reazione. Desensibilizzazione del guadagno da variazioni dei parametri. Trasferimento
ingresso-uscita con retroazione ideale. Calcolo del guadagno d'anello. Terra virtuale. Guadagno reale di circuiti
reazionati con guadagno d'anello finito. Modifica delle impedenze di ingresso e di uscita. Comportamento in
frequenza di circuiti reazionati negativamente: criterio di Bode e luogo delle radici. Cenni di rumore.
Attività di laboratorio
Verranno svolte 3 sedute di laboratorio (di 4 ore ciascuna) in cui alcuni significativi circuiti studiati a lezione saranno
analizzati con prove di simulazione circuitale e di analisi sperimentale su prototipi a componenti discreti.
Bibliografia consigliata
A. Lacaita, M. Sampietro: Circuiti elettronici (Seconda edizione), CittàStudiEdizioni.
P. Horowitz, W. Hill: The Art of Electronics, Cambridge University Press.
A.S.Sedra, K.C.Smith: Microelectronic Circuits (Fourth edition), Saunders College Publishing
Altro materiale didattico
Eventuali appunti e materiale distribuito dal docente.
Modalità di svolgimento delle prove di verifica
Sono previste due prove in itinere. La prima, collocata nel periodo di sospensione delle lezioni, verterà su tutti i punti del
programma svolti fino a quel momento. La seconda, collocata nel secondo periodo di sospensione delle lezioni, verterà su
tutto il programma con particolare riferimento alle problematiche svolte nella seconda parte del corso. Il superamento del
corso è subordinato al raggiungimento della sufficienza nelle singole prove. A discrezione del docente potrà essere svolta
anche una prova orale.
Le prove di recupero, collocate alla fine del semestre di erogazione del corso e nei periodi indicati dalla Facoltà, verteranno
su tutto il programma del corso. Alle prove di recupero sono ammessi tutti gli studenti che non abbiano superato ambedue
le prove in itinere, coloro che non abbiano sostenuto alcuna prova e coloro che intendano migliorare prove già sufficienti.
Prerequisiti
I prerequisiti dell'insegnamento si possono trovare negli insegnamenti di Fondamenti di Elettronica, di Fondamenti di
Automatica e di Fondamenti di Telecomunicazioni.