Programma a.a. 2012/13

Programma svolto nell'a.a. 2012/13
Introduzione all’Elettronica (Cap.1 del Sedra Smith):
I segnali - Spettro di frequenza dei segnali – Segnali analogici e digitali
Amplificatori: Amplificazione del segnale – Simboli dei circuiti amplificatori – Guadagno di tensione –
Guadagno di potenza e di corrente – Espressione in decibel del guadagno – Le alimentazioni
dell’amplificatore – Saturazione dell’amplificazione – Caratteristiche di trasferimento non lineari e
polarizzazioni – Simboli e convenzioni.
Risposta in frequenza degli amplificatori: Come si misura la risposta in frequenza degli amplificatori –
Banda passante dell’amplificatore – Calcolo della risposta in frequenza degli amplificatori – Reti a singola
costante di tempo – Classificazione degli amplificatori in base alla risposta in frequenza.
Amplificatori operazionali (Cap. 2 del Sedra Smith):
L’amplificatore operazionale ideale: I terminali dell’amplificatore operazionale - Funzione e caratteristiche
dell’amplificatore operazionale ideale – Segnale differenziale e di modo comune.
La configurazione invertente: Il guadagno a ciclo chiuso - Effetto del guadagno a ciclo aperto finito Resistenze d’ingresso e di uscita - Il circuito sommatore.
Configurazione non invertente: Il guadagno a ciclo chiuso – Caratteristiche della configurazione non
invertente – Effetto del guadagno a ciclo aperto finito – L’inseguitore di tensione.
Amplificatori di differenza: amplificatore di differenza a singolo stadio – Amplificatore per strumentazione.
Effetto del guadagno e della banda ad anello aperto finiti sulle prestazioni dei circuiti: Dipendenza dalla
frequenza del guadagno a ciclo aperto – Risposta in frequenza degli amplificatori a ciclo chiuso.
Funzionamento per ampi segnali degli amplificatori: Saturazione della tensione di uscita – Slew-rate - Banda
a piena potenza.
Non idealità in continua: Tensione di offset – Correnti di ingresso di polarizzazione e di offset.
Integratori e derivatori: La configurazione invertente con impedenze generiche – L’integratore invertente –
Il derivatore ad operazionale.
Diodi (Cap. 3 del Sedra Smith):
Il diodo ideale: Caratteristica tensione-corrente – Il raddrizzatore.
Caratteristiche ai terminali dei diodi a giunzione: La regione di polarizzazione diretta – La regione di
polarizzazione inversa – La regione di breakdown.
Modelli della caratteristica diretta del diodo: Il modello esponenziale – Analisi grafica con il modello
esponenziale – Il modello lineare a tratti – Modello a caduta di tensione costante – Il modello ideale del
diodo.
Diodi Zener: Specifiche e modellistica del diodo Zener – L’utilizzo dello Zener come regolatore in parallelo.
Circuiti raddrizzatori: Il raddrizzatore ad una semionda – Il raddrizzatore a doppia semionda – Il
raddrizzatore a ponte – Circuito raddrizzatore con filtro capacitivo
Circuiti limitatori.
Fisica del funzionamento dei diodi: Concetti fondamentali sui semiconduttori – La giunzione pn in
condizioni di circuito aperto – La giunzione pn in polarizzazione inversa – La giunzione pn nella regione di
breakdown – La giunzione pn in polarizzazione diretta.
Transistori ad effetto di campo MOS (MOSFET) (Cap. 4 del Sedra Smith):
Struttura e funzionamento fisico del dispositivo: La struttura del dispositivo – Funzionamento con tensione di
gate nulla – Come si crea un canale per il flusso di corrente – Comportamento per piccole VDS –
Funzionamento al crescere di VDS – Relazione iD-vDS – Il MOSFET a canale p – La tecnologia MOS
complementare o CMOS
Caratteristiche corrente – tensione: Simbolo circuitale – Le caratteristiche iD-vDS – Resistenza di uscita di
valore finito in regione di saturazione – Caratteristiche del MOSFET a canale p – Effetti della temperatura.
Il MOSFET come amplificatore: La caratteristica di trasferimento - Funzionamento ad ampi segnali –
Determinazione grafica della caratteristica di trasferimento – Funzionamento da amplificatore lineare.
Polarizzazioni in circuiti amplificatori a MOS: Polarizzazione a VGS fissa – Polarizzazione fissando VG e
connettendo un resistore al terminale di source – La polarizzazione usando un resistore di retroazione tra
drain e gate – Polarizzazione usando un generatore di corrente costante.
Funzionamento e modelli a piccolo segnale: Il punto di polarizzazione in continua – Il segnale di corrente al
terminale di drain – Il guadagno di tensione – Separazione dell’analisi in continua dall’analisi di segnale –
Modelli di circuiti equivalenti a piccolo segnale – La transconduttanza gm – Il circuito equivalente a T.
Amplificatori MOS a singolo stadio: Struttura di base – L’amplificatore a source comune (CS) –
L’amplificatore a source comune con un resistore di source – L’amplificatore a drain comune o inseguitore
di source.
Il transistore bipolare a giunzione (Cap. 5 del Sedra Smith):
Struttura del dispositivo e funzionamento fisico: Struttura semplificata e modi di funzionamento –
Funzionamento del transistore npn nella regione attiva – Struttura dei transistori reali – Il transistore pnp.
Caratteristiche tensione – corrente: Simboli circuitali e convenzioni – Rappresentazione grafica delle
caratteristiche del transistore – Dipendenza di iC dalla tensione di collettore: l’effetto Early – Caratteristiche
ad emettitore comune (pp. 401 e 402) – Il breakdown del transistore.
Il BJT come amplificatore: Funzionamento per ampi segnali – La caratteristica di trasferimento – Analisi
grafica.
Polarizzazione dei circuiti amplificatori a BJT: La configurazione classica per la polarizzazione dei circuiti
discreti – Polarizzazione mediante un generatore di corrente costante.
Funzionamento e modelli per piccoli segnali: La corrente di collettore e la transconduttanza – La corrente di
base e la resistenza di ingresso della base – Guadagno di tensione – La separazione tra le grandezze dc e di
segnale – Il modello ibrido a π – Applicazioni dei circuiti equivalenti per piccoli segnali – Completamento
dei modelli per piccoli segnali per tener conto dell’effetto Early
Amplificatori a BJT a singolo stadio: L’amplificatore ad emettitore comune - La configurazione ad emettitore
comune con resistore sull'emettitore - L'amplificatore a collettore comune.
Circuiti generatori di segnale e di forme d’onda (Cap. 13 del Sedra Smith)
Multivibratori bistabili (Schmitt trigger): Il ciclo di reazione – Le caratteristiche di trasferimento di un
circuito bistabile – Come un circuito bistabile cambia stato – Il circuito bistabile come elemento di memoria
– Applicazione del circuito bistabile come comparatore.
Generazione di forme d’onda quadrate: Funzionamento del multivibratore astabile
Generazione di impulsi standardizzati – il multivibratore monostabile
Circuiti digitali
Il sistema binario (Millman, Grabel: 6.1)
Algebra booleana (Millman, Grabel: 6.2, 6.3) : Sistemi logici – La porta OR – La porta AND – La porta
NOT (invertitore) – L’operazione di inibizione (abilitazione) – La porta OR-esclusivo – Le leggi di De
Morgan – La porta NAND – La porta NOR – Caratteristiche delle porte logiche – Semplificazione delle reti
logiche (P. Spirito: 1.5.2)
Realizzazione circuitale delle porte logiche: Invertitori logici digitali (Sedra, Smith: 1.7.1, 1.7.2, 1.7.3, 1.7.4,
1.7.5, 1.7.6, 1.7.7) – Funzionamento come interruttore del BJT (Sedra, Smith: 5.3.4) – Funzionamento come
interruttore del MOSFET (Sedra, Smith: 4.4.3) – L’invertitore CMOS (Sedra, Smith: 4.10, 10.2.1) –
Tecnologie dei circuiti integrati digitali e famiglie logiche (Sedra, Smith: 10.1.1) – Caratteristiche dei circuiti
logici: margini di rumore, ritardo di propagazione, dissipazione di potenza, prodotto ritardo-potenza, fan-in e
fan-out (Sedra, Smith: 10.1.2) – Logica CMOS complementare (Sedra, Smith: 10.3.1, 10.3.2, 10.3.3, 10.3.4,
10.3.5).
Sottosistemi combinatori: Sommatori – Codificatori – Decodificatori – Multiplexer – Demultiplexer (PSpirito: 10.1, 10.3, 10.4).
Multivibratori bistabili: Cella di memoria ad un bit – Flip- flop SR sincrono – Il Flip-flop di tipo JK –
Precarica ed azzeramento (preset e clear) – La condizione di indeterminazione (race-around condition) – Il
flip-flop di tipo JK master-slave – Il flip-flop di tipo D – Il flip-flop di tipo T (Millman, Grabel: 8.1, 8.3, 8.4).
Sottosistemi sequenziali: Registri a scorrimento – Contatori ripple – Contatori up-down – Contatori modulo
M=/=2n. – Contatori sincroni con riporto seriale e riporto parallelo. (Millman, Grabel: 8.5, 8.6, 8.7, 8.8).
Conversione A/D e D/A
Grandezze analogiche e grandezze digitali – Campionamento – Quantizzazione – Il sistema di conversione –
Codici di rappresentazione – Convertitore D/A a resistori pesati – Convertitore D/A a rete a scala R-2R –
Convertitore flash – Convertitore ad approssimazioni successive – Convertitore a doppia rampa – Errori
statici nei convertitori A/D. (Millman, Grabel: 16.4, 16.5, trasparenze del corso: CONV_DA_AD.pdf).