Elettronica 1
A.A. 2024/2025
Obiettivi formativi
L'insegnamento si propone di fornire agli studenti i concetti di base della teoria dei circuiti e del funzionamento dei dispositivi elettronici a semiconduttore.
Risultati apprendimento attesi
Lo studente al termine del semestre avrà acquisito:
1. la capacità di risolvere i circuiti elettrici in continua;
2. la capacità di analizzare circuiti elettronici lineari nel dominio della frequenza, ricavando la risposta in frequenza e disegnando i diagrammi di Bode;
3. la conoscenza della struttura e dei principi di funzionamento di dispositivi a semiconduttore (diodo a giunzione, transistore bipolare, transistore MOS);
4. la capacità di analizzare il funzionamento di semplici stadi di amplificazione, sapendo calcolare il punto di lavoro in continua e il guadagno per piccoli segnali;
5. la conoscenza del funzionamento delle porte logiche in tecnologia CMOS.
1. la capacità di risolvere i circuiti elettrici in continua;
2. la capacità di analizzare circuiti elettronici lineari nel dominio della frequenza, ricavando la risposta in frequenza e disegnando i diagrammi di Bode;
3. la conoscenza della struttura e dei principi di funzionamento di dispositivi a semiconduttore (diodo a giunzione, transistore bipolare, transistore MOS);
4. la capacità di analizzare il funzionamento di semplici stadi di amplificazione, sapendo calcolare il punto di lavoro in continua e il guadagno per piccoli segnali;
5. la conoscenza del funzionamento delle porte logiche in tecnologia CMOS.
Periodo: Primo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Primo semestre
Tutte le lezioni potranno essere svolte anche in teledidattica.
Programma
- Richiami di teoria delle reti elettriche: bipoli passivi, generatori indipendenti, caratteristica di un bipolo, legge di Ohm, leggi di Kirchhoff, potenza erogata e dissipata; doppi bipoli.
- Reti elettriche lineari: risposta impulsiva e convoluzione; risposta in frequenza; trasformata di Laplace; poli e zeri in campo complesso; diagrammi di Bode.
- Elementi di teoria della retroazione: retroazione negativa e positiva; proprietà dei circuiti con retroazione negativa; schema a blocchi del sistema retroazionato; prodotto banda-guadagno; stabilità dinamica; margini di fase e di guadagno.
- L'amplificatore operazionale ideale: il concetto di terra virtuale; principali configurazioni retroazionate: inseguitore di tensione, amplificatore invertente, amplificatore non invertente, amplificatore delle differenze; sommatore.
- Componenti elettronici a semiconduttore: diodo a giunzione, transistore bipolare a giunzione, transistore MOS. Relazioni statiche e curve caratteristiche. Polarizzazione di circuiti elementari. Circuiti equivalenti per piccoli segnali.
- Esempi di circuiti analogici: raddrizzatore, riferimento di tensione a diodo Zener, inseguitore di emettitore, transistore con emettitore e con base a massa, stadio differenziale. Amplificatore operazionale a tre stadi. Compensazione in frequenza dell'amplificatore operazionale.
- Tecnologia CMOS e porte logiche CMOS. Algebra di Boole. Consumo dinamico delle porte logiche CMOS. Cenni sulle memorie a semiconduttore.
- Reti elettriche lineari: risposta impulsiva e convoluzione; risposta in frequenza; trasformata di Laplace; poli e zeri in campo complesso; diagrammi di Bode.
- Elementi di teoria della retroazione: retroazione negativa e positiva; proprietà dei circuiti con retroazione negativa; schema a blocchi del sistema retroazionato; prodotto banda-guadagno; stabilità dinamica; margini di fase e di guadagno.
- L'amplificatore operazionale ideale: il concetto di terra virtuale; principali configurazioni retroazionate: inseguitore di tensione, amplificatore invertente, amplificatore non invertente, amplificatore delle differenze; sommatore.
- Componenti elettronici a semiconduttore: diodo a giunzione, transistore bipolare a giunzione, transistore MOS. Relazioni statiche e curve caratteristiche. Polarizzazione di circuiti elementari. Circuiti equivalenti per piccoli segnali.
- Esempi di circuiti analogici: raddrizzatore, riferimento di tensione a diodo Zener, inseguitore di emettitore, transistore con emettitore e con base a massa, stadio differenziale. Amplificatore operazionale a tre stadi. Compensazione in frequenza dell'amplificatore operazionale.
- Tecnologia CMOS e porte logiche CMOS. Algebra di Boole. Consumo dinamico delle porte logiche CMOS. Cenni sulle memorie a semiconduttore.
Prerequisiti
1. Grandezze elettriche e unità di misura del Sistema Internazionale
2. Risoluzione di equazioni differenziali lineari di primo e secondo ordine
3. Definizioni e proprietà della trasformata di Fourier
2. Risoluzione di equazioni differenziali lineari di primo e secondo ordine
3. Definizioni e proprietà della trasformata di Fourier
Metodi didattici
L'insegnamento è erogato in maniera tradizionale, con lezioni ed esercitazioni in aula.
Materiale di riferimento
Dispense del docente disponibili sul sito Ariel.
Per ulteriori approfondimenti: R.C. Jaeger, T.N. Blalock: "Microelettronica", McGraw-Hill.
Per ulteriori approfondimenti: R.C. Jaeger, T.N. Blalock: "Microelettronica", McGraw-Hill.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame consiste in una prova scritta e una prova orale.
Nella prova scritta, della durata di tre ore, lo studente dovrà risolvere tre problemi riguardanti: (1) un circuito elettrico in continua; (2) uno stadio di amplificazione a transistor; (3) un filtro attivo o un altro circuito con un amplificatore operazionale.
Nella prova orale, della durata di circa mezz'ora, lo studente dovrà dimostrare di conoscere la struttura, il funzionameto ed il modello elettrico dei principali dispositivi a semiconduttore (diodo, transistore bipolare, transistore MOS), e la logica CMOS.
Nella prova scritta, della durata di tre ore, lo studente dovrà risolvere tre problemi riguardanti: (1) un circuito elettrico in continua; (2) uno stadio di amplificazione a transistor; (3) un filtro attivo o un altro circuito con un amplificatore operazionale.
Nella prova orale, della durata di circa mezz'ora, lo studente dovrà dimostrare di conoscere la struttura, il funzionameto ed il modello elettrico dei principali dispositivi a semiconduttore (diodo, transistore bipolare, transistore MOS), e la logica CMOS.
FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE - CFU: 3
ING-INF/01 - ELETTRONICA - CFU: 3
ING-INF/01 - ELETTRONICA - CFU: 3
Lezioni: 48 ore
Docente:
Liberali Valentino
Docente/i