Docente
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SCHIRONE LUIGI
(programma)
Introduzione all'elettronica
Generalità. Informazione e segnali. Segnali analogici e digitali. Rumore.
Struttura di base di un sistema elettronico. Rappresentazione dei segnali nel dominio del tempo e nel dominio della frequenza.
Richiami di Teoria dei Circuiti
eggi di Kirchoff. Teorema di Thevenin. Teorema di Norton. Teorema di sovrapposizione degli effetti. Generatori controllati.
Risposta in frequenza di un circuito.
Funzione di trasferimento e risposta impulsiva. Banda passante. Filtri. Diagrammi di Bode.
Concetti di base sugli amplificatori
Concetto di amplificazione di un segnale. Simboli circuitali
dell'amplificatore. Caratteristica di trasferimento. Guadagno di
tensione. Guadagno di corrente. Guadagno di potenza. Espressione del
guadagno in decibel. Alimentazioni negli amplificatori. Caratteristica
di trasferimento non lineare e saturazione dell'amplificatore.
Amplificatore composto da più stadi in cascata. Modelli circuitali per
gli amplificatori: amplificatori di tensione, di corrente, di
transconduttanza e di transresistenza.
Amplificatori differenziali.
Amplificatori differenziali: amplificazione differenza, amplificazione
di modo comune, Rapporto di reiezione di modo comune (CMRR).
Amplificatori operazionali
Amplificatore operazionale ideale. Configurazione invertente,
configurazione non invertente, inseguitore di tensione a guadagno
unitario. Amplificatore differenziale. Amplificatore differenziale per
strumentazione. Sommatore. Integratore, derivatore. Amplificatore
logaritmico ed esponenziale. Amplificatore operazionale reale in
continua: tensione di offset e correnti di polarizzazione. Risposta in
frequenza dell'amplificatore
Controreazione negativa
Proprietà della controreazione negativa. Guadagno e risposta in
frequenza di un amplificatore controreazionato. Il problema della
stabilità: margine di fase e di guadagno.
Controreazione positiva
Comparatore invertente e non invertente. Comparatore con isteresi,
trigger di Schmitt. Generatore di onda quadra, triangolare e di impulsi.
Studio grafico dei circuiti
Metodi grafici per l'analisi di circuiti. Retta di carico. Studio
grafico in presenza di carico non lineare. Studio grafico di circuiti in
presenza di segnali variabili nel tempo.
Diodi
Il diodo ideale. Il diodo reale: caratteristica I-V. Modello lineare a
tratti. Modello a tensione costante. Funzionamento nella regione di
breakdown: diodi zener. Regolatore di tensione con zener. Raddrizzatore a
singola semionda, a doppia semionda, a ponte. Raddrizzatore con
condensatore di filtro. Circuiti limitatori. Rivelatore di picco.
Commutazione del diodo. Protezione di circuiti induttivi.
Fisica dei semiconduttori
Materiali per l'elettronica, semiconduttori intrinseci ed estrinseci,
drogaggio di un semiconduttore di tipo n e di tipo p, cariche
maggioritarie e minoritarie, donori e accettori. Corrente di diffusione e
corrente di deriva.
Fisica della giunzione pn
La giunzione pn a circuito aperto, in polarizzazione diretta e in polarizzazione inversa. Capacità di giunzione.
Transistor
Transistori a effetto di campo e bipolari. Simboli circuitali.
Caratteristiche di uscita e di ingresso. Analisi grafica di circuiti a
transistori.
MOSFET
Funzionamento del MOSFET ad arricchimento canale n (NMOS).
Simboli circuitali. Caratteristiche corrente-tensione. Determinazione
grafica ed analitica del punto di lavoro e della caratteristica di
trasferimento. Punto di polarizzazione e dinamica del segnale.
Polarizzazione a VGS constante, con resistenza di source, mediante
generatore di corrente. Funzionamento come amplificatore: modello per
piccoli segnali a p-ibrido. Configurazioni di amplificatori a singolo
stadio: amplificatore a source comune, drain comune, a gate comune.
Amplificatore a source comune con resistore di source. MOSFET ad
arricchimento a canale p (PMOS). MOSFET a svuotamento. Invertitore CMOS.
Funzionamento del MOSFET come interruttore, resistenza di uscita finita
in saturazione.
Fisica del transistor MOS
Struttura del MOSFET. Formazione del canale. Saturazione. Modulazione della lunghezza del canale. Body effect.
BJT
Transistori bipolari a giunzione (BJT) npn e pnp. Simboli circuitali.
Modi di funzionamento: in regione attiva diretta, in saturazione e in
interdizione. Caratteristiche corrente-tensione. Effetto Early.
Funzionamento del BJT per grandi segnali. Circuiti in continua. Il BJT
come amplificatore: modello per piccoli segnali a p-ibrido.
Configurazioni di amplificatori a singolo stadio: a emettitore comune, a
collettore comune, a base comune, a emettitore comune con resistore di
emettitore. Polarizzazione con singola alimentazione, polarizzazione con
doppia alimentazione, polarizzazione con resistenza di source,
polarizzazione con resistore di retroazione tra collettore e base,
polarizzazione con generatore di corrente.
Circuiti a due transistor: cella differenziale, darlington, cascode.
Il BJT come interruttore: tempi di scatto e dissipazione di potenza in saturazione.
Fisica del transistor BJT
Struttura del BJT. Fenomeni fisici alla base del funzionamento. Saturazione del BJT.
Elettronica digitale
Richiami di aritmetica binaria. Porte logiche elementari, tabella della
verità, latch, flip-flop SR, JK, D, T. Sintesi di funzioni logiche su
base And-Or-Inverter. Decoder, multiplexer, sommatori. Shift register.
Contatori. Sommatore seriale. Memorie. Struttura di un microprocessore.
Conversione A/D e D/A
Campionamento e quantizzazione. Convertitori D/A a resistori pesati e a
scala. Conversione D/A mediante PWM. Convertitori A/D a comparatori, a
conteggio, ad approssimazioni successive, ad inseguimento. Codifiche
differenziali.
Testo consigliato:
- Millmann, Grabel, Terreni, "Elettronica di Millman", McGraw Hill, 2008, 4^ ed.
E' possibile utilizzare anche
- Sedra, Smith, "Circuiti per la Microelettronica", 5^ ed., EdiSES, 2006
- Sedra, Smith, "Circuiti per la Microelettronica", 4^ ed., Ingegneria 2000, 2004
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