Elettronica (136II) – Primavera 2020

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Programma, lezioni, materiali, modalità d’esame

Introduzione

Amplificatori

  • Amplificatori come sistemi lineari a due porte. Circuiti equivalenti [Video dal corso 2020]
  • Classificazione degli amplificatori [Video dal corso 2020]
  • Amplificatori in cascata. Effetto sulla funzione di trasferimento [Video dal corso 2020]
  • Amplificatore operazionale. Definizione e proprieà [Video del corso 2020]
  • Non idealità degli amplificatori operazionali. Amplificatore invertente. Approssimazion di corto circuito virtuale. Amplificatore non inverterte, sommatore, derivatore e integratore. Architettura degli amplificatori operazionali. Comportamento in frequenza dell’amplificatore. Amplificatore a polo dominante e amplificatore non compensato [Video dal corso 2020]
  • Effetto del polo dominante dell’amplificatore operazionale su amplificatore invertente e integratore. [Video dal corso 2020]

Materiale:

  • Note prese in diretta dalle lezioni del 2019 [pdf]
  • Note prese in diretta dalle lezioni del 2018 [pdf]
  • Piano di studio:
    • Sedra-Smith (7th edition): sezioni 1.4, 1.5, 1.6, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8
    • Sedra-Smith (5th edition): sezioni 1.4, 1.5, 1.6, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8

Amplificatori in reazione

  • Concetto di sistema in reazione e circuiti in reazione. Amplificatori reazionati ideali (b e A unidirezionali, indipendenti dall’impedenza del carico e della sorgente). Proprietà degli amplificatori in reazione (riduzione della sensibilità e delle distorsioni non lineari). Prelievo di tensione o di corrente (prelievo parallelo o serie), inserzione di tensione o di corrente (inserzione serie o parallelo). [Video del corso 2020]
  • Effetto sulle impedenze di ingresso e uscita e sulla funzione di trasferimento. Circuito in reazione con prelievo di tensione e inserione di tensione [Video del corso 2020]. Casi SP [Video dal corso 2019 (1/2), Video dal corso 2019 (2/2)], SS [Video dal corso 2019], PP [Video dal corso 2019], PS [Video dal corso 2019]. (i video delle lezioni del corso 2020 sono di cattiva qualità).
  • Effetto della reazione sui poli di un sistema con un polo e con due poli [Video dal corso 2019].
  • Amplificatore non invertente come esempio di amplificatore in reazione [Video dal corso 2020]

Materiale

  • Note prese in diretta dalle lezioni 2019 [pdf]
  • Note prese in diretta dalle lezioni 2018 [pdf]
  • Piano di studio:
    • Sedra-Smith (7th edition): sezioni 11.1, 11.12, 11.13, 11.14, 11.5, 11.6, 11.8
    • Sedra-Smith (5th edition): sezioni 8.1, 8.2, 8.3, 8.4, 8.5, 8.6, 8.7, 8.9

Filtri

  • Definizione dei filtri ideali passabasso, passabanda, passaalto, elimina banda. Definizione e requisiti di un filtro reale passabasso e passabanda. Funzioni di trasferimento biquadratiche (LP,BP, HP, notch). (video lezione del 2015)
  • Cella di Sallen-Key passabasso e passaalto. Filtri biquadratici passa banda (Delyannis) e filtro notch a doppio T pontato.(video lezione del 2014)
  • Filtri di Butterworth (video lezione del 2015)

Materiale:

  • Piano di studio:
    • Sedra-Smith (7th edition): sezioni 17.1, 17.2, 17.3 (solo filtri di Butterworth), 17.4, 17.8
    • Sedra-Smith (5th edition): sezioni 12.1, 12.2, 12.3 (solo filtri di Butterworth), 12.4, 12.8

Oscillatori

  • Introduzione agli oscillatori sinusoidali. Condizioni di oscillazione e criterio di Barkhausen all’innesco e a regime. [Video dal corso 2020]
  • Oscillatore a ponte di Wien. Controllo dell’ampiezza dell’oscillazione con NTC, PTC. Oscillatore a rete di sfasamento. [Video dal corso 2018]
  • Oscillatori basati sul teorema dei tre punti. Oscillatori di Colpitts e di Hartley. [Video del corso 2020]
  • Cristalli di quarzo: circuito equivalente. Uso dei cristalli di quarzo per realizzare oscillatori di Hartley e Colpitts stabili in frequenza. [Video del corso 2019].
  • Esercizi sugli oscillatori [Video dal corso 2019]

Materiale:

  • Note dalle lezioni del corso 2019 sugli oscillatori [pdf]
  • Note dalle lezioni del corso del 2018 sugli oscillatori [pdf]
  • Piano di Studio:
    • Sedra-Smith (7th edition): sezioni 18.1,18.2,18.3
    • Sedra-Smith (5th edition): sezioni 13.1, 13.2, 13.3

Simulazione numerica di circuiti elettronici

Il programma di simulazione di circuiti elettronici SPICE [Video]

  • Note dalle lezioni del corso del 2018 su Spice [pdf]

Dispositivi a semiconduttore

  • Conduzione in un metallo e corrente di deriva [Video del corso 2020]
  • Cos’è un semiconduttore, in cosa differisce da un metallo e da un isolante. Elettroni e lacune; dipendenza della conducibilità dalla temperatura. [Video del corso 2020]
  • Semiconduttori estrinseci e intrinseci. Drogaggio con donatori (As, Sb, P) o accettori (B). [Video del corso 2020]

Siamo arrivati qui

  • Corrente di deriva e diffusione [Video del corso 2019].
  • Giunzione p-n all’equilibrio e fuori equilibrio. Regione di svuotamento e barriera di potenziale per la diffusione delle cariche mobili. Caratteristica I-V qualitativa ed espressione analitica. Corrente di saturazione, fattore di idealità, Vt. [Video del corso 2019]
  • Modello del diodo di grande segnale e raddrizzatore a singola semionda. [Video del corso 2019]
  • Modello del diodo di piccolo segnale. Capacità differenziali del diodo. Breakdown di tipo Zener e a valanga. Regolatore di tensione con diodo Zener. [Video del corso 2019]
  • Circuiti con diodi: Raddrizzatore a semplice semionda e a doppia semionda. Raddrizzatore a ponte. Filtri raddrizzatori. Definizione di ripple.
  • Il transistor come generatore controllato di corrente [Video del 2019]
  • Principio di funzionamento del Transistore bipolare a giunzione e modello di Ebers e Moll [Video del corso 2019]
  • Regioni di funzionamento del BJT [Video del corso 2019]
  • Modello di grande segnale del BJT [Video del corso 2019]
  • Modello di piccolo segnale del BJT e circuito di Giacoletto [Video del corso 2019]
  • Principio di funzionamento del JEFT e del MOSFET a inversione  [Video del corso 2019]
  • Regioni di funzionamento del MOSFET e modello di piccolo segnale del FET [Video del corso 2019]

Materiale:

  • Note prese in diretta dalle lezioni 2019 [pdf]
  • Note prese in diretta dalle lezioni 2018 [pdf]
  • Piano di studio:
    • Sedra-Smith (7th Edition): sezioni 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 4.1, 4.2, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 5.1, 5.2, 5.3, 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 10.2
    • Sedra-Smith (5th Edition): sezioni 3.7, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.8, 5.1, 5.2, 5.3, 5.6, 5.8, 

Configurazioni elementari di amplificatori a bassa frequenza

  • MOSFET a canale P. Polarizzazione del MOSFET. Amplificatore common source [Video del corso 2019].
  • Circuito equivalente dell’amplificatore common source [Video del corso 2019].
  • Limiti di banda dell’amplificatore common source. Amplificatore common drain, circuito equivalente e limiti di banda.
    Riepilogo amplificatori con FET [Video del 2019]
  • Importanza della corretta polarizzazione dei transistori. Polarizzaz dione del BJT nei circuiti a componenti discreti e integrati. Sensibilità del punto di riposo a variazioni di bF e della temperatura (esempio numerico). Polarizzazione dei FET e sensibilità del punto di riposo a variazioni della tensione di soglia o di pinch-off. [Video]
  • Stadi amplificatori con transistori bipolari a centro banda. Amplificatore a emettitore comune, Amplificatore comune con resistenza sull’emettitore, Amplificatore a collettore comune, Amplificatore differenziale a transistori bipolari. [Video 1 di 2][Video 2 di 2]

Materiale:

  • Note dalle lezioni del corso del 2019 [pdf]
  • Note dalle lezioni del corso del 2018 sugli amplificatori con un transistore (una lezione è stata svolta alla lavagna [pdf]
  • Piano di studio:
    • Sedra-Smith (7th Edition): 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7.5
    • Sedra-Smith (5th edition): 4.7, 4.9, 4.12, 5.4, 5.5, 5.7, 5.9, 5.11

Risposta in frequenza dei circuiti elettronici.

Materiale:

  • Note dalle lezioni del corso del 2018 [pdf]
  • Note sullo svolgimento di un esercizio [pdf]
  • Piano di studio:
    • Sedra-Smith (7th Edition): sezioni 10.1, 10.3, 10.4, 10.6
    • Sedra-Smith (5th edition): sezioni 6.4, 6.6, 6.9, 6.10, 7.1., 7.2, 7.3

Comparatori e circuiti a scatto

Lezioni tenute dal Prof. Fiori nel 2018

  • Comparatori.
  • Generatore di impulsi a partire da una sinusoide.
  • Comparatore rigenerativo (trigger di Schmitt).
  • Generatori d’onda quadra e triangolare.
  • VCO
  • Multivibratori monostabile con trigger di Schmitt: retriggerabile e non retriggerabile.

Materiale:

  • Piano di Studio:
    • Sedra-Smith (7th edition): sezioni 18.4, 18.5, 18.6, 18.7, 18.8
    • Sedra-Smith (5th edition): sezioni 13.4, 13.5, 13.6, 13.7
  • Video delle lezioni del Prof. Iannaccone su questi argomenti del corso del 2015 sulla playlist delle lezioni del corso della Primavera 2015

Alimentatori

Materiale:

  • Note dalle lezioni del corso del 2019 [pdf]
  • Note dalle lezioni del corso del 2018 [pdf]
  • Piano di studio: Millman sezioni 17.1, 17.2, 17.3, 17.4, 17.5, 17.6,  appunti delle lezioni

Circuiti Elettronici Digitali

Definizione dei livelli logici. Caratteristiche di un inverter ideale. Inverter reale: caratteristica di trasferimento, fan in, fan out, margini di rumore, dissipazione di potenza. Definizione dei tempi di salita e di discesa, tempi di propagazione.

Logica CMOS: Inverter CMOS Calcolo della caratteristica di trasferimento. Zone di funzionamento dei pMOS e degli nMOS in un inverter. Inverter compensato. Margini di rumore. Calcolo dei tempi di propagazione di un inverter CMOS. Porte logiche. Sintesi della rete di pull up e di pull down di una porta logica complessa. Dimensionamento dei transistori nelle porte logiche complesse. Transistori di passo e porte di trasmissione nella realizzazione di funzioni logiche.

Realizzazione di decoder, demultiplexer, multiplexer e encoder. Memorie di sola lettura (ROM). Realizzazione a diodi, a BJT multiemettitore, a nMOSFET. Indirizzamento bidimensionale. Logica programmabile PROM, PAL, PLA, Flash EEPROM. Latch, latch bistabile, Flip-Flop SR sincrono e asincrono. Flip-Flop D. Timer 555: realizzazione di multivibratori monostabile e astabile. Multivibratori astabili e monostabili realizzati con porte logiche. Memorie ad accesso casuale (RAM). Memorie statiche e dinamiche.

Materiale:

  • Piano di studio:
    • Sedra-Smith (7th edition): 14.1, 14.2, 14.3, 14.4, 14.5, 14.6, 15.4, 16.1, 16.2, 16.3, 16.4, 16.5
    • Sedra-Smith (5th edition): 4.10, 10.1, 10.2, 10.3, 10.5, 11.1, 11.2, 11.3, 11.4, 11.5, 11.6
  • Note dalle lezioni del corso del 2017 [pdf]

Riferimenti:

  • A. S. Sedra, K. C. Smith, “Microelectronic Circuits”, Oxford University Press, 7th edition (2014).
  • A. S. Sedra, K. C. Smith, “Microelectronic Circuits”, Oxford University Press, 75th edition (2003) o edizione italiana “Circuiti per la Microelettronica”, Edizioni Edises (2019).

Modalità d’esame

Prerequisito

Consegna delle relazioni sugli esercizi assegnati durante il corso.  Altrimenti non è possibile sostenere l’esame.

Prova scritta

La prova scritta due ore, e prevede 3 domande o esercizi su tutti gli argomenti del corso. È proibito consultare appunti o altro materiale – eccetto i datasheet necessari per svolgere gli esercizi – ed è proibito comunicare con altri. Non si può uscire.

Prova Orale

Due domande o esercizi su tutti gli argomenti del corso. 21 esempi di domande in questa pagina

Altro materiale

  • Software per la simulazione di circuiti elettronici: LTSpice [link]

Data sheet per lo svolgimento degli esercizi