17923 - ELETTRONICA L-B

Conoscenze e abilità da conseguire

L'insegnamento si propone di introdurre gli elementi di base per l'analisi dei circuiti elettronici ed è stato concepito per facilitare l'apprendimento in chiave induttiva della disciplina, basato sull'analisi di un insieme di casi reali.



Capacità in ingresso

Operare su numeri complessi e trasformate di Laplace e Fourier, saper risolvere equazioni differenziali del I ordine e di conoscere la struttura di alcune semplici equazioni differenziali del II ordine, avere conoscenza dei concetti base dei campi elettromagnetici e del principio di conservazione dell'energia, saper risolvere circuiti elettrici lineari mediante le equazioni di Kirchhoff nel dominio delle variabili reali e delle trasformate, avere conoscenza dei concetti base riguardanti la dissipazione di potenza dei circuiti elettrici, avere conoscenza dei concetti base riguardanti le funzioni di trasferimento e i diagrammi di Bode relativi alle ampiezze ed alle fasi.



Capacità in uscita

Saper analizzare circuiti lineari rappresentati da funzioni di trasferimento in forma canonica del I e II ordine, saper analizzare semplici circuiti elettronici non-lineari che impiegano dispositivi a semiconduttore come il diodo ed il transistore a giunzione sapendo determinare il punto di riposo e la relativa caratterizzazione ai piccoli segnali quali guadagno di tensione, corrente, potenza, conoscere alcune semplici configurazioni circuitali per il trattamento del segnale, costituite da dispositivi elettronici a semiconduttore, conoscere la struttura e le configurazioni circuitali classiche dell'amplificatore operazionale.

Contenuti

• 1. Reti elettriche lineari
• Richiami sui numeri complessi e sul loro uso nella rappresentazione di grandezze sinusoidali, sui metodi trasformazionali di Fourier e di Laplace, sulla risposta di circuiti lineari a varie categorie di sollecitazioni, richiami sulla manipolazione di diagrammi di Bode.
• Funzioni di trasferimento del primo e secondo ordine.
• Fattore di qualità, pulsazione naturale.
• Funzioni del II ordine del tipo passa-basso.
• Consumo di potenza di circuiti lineari, guadagno di tensione, corrente, potenza.
• 2. Circuiti non lineari
• Diodo a semiconduttore e suoi modelli, approssimazione a soglia.
• Circuiti analogici non lineari con diodi: raddrizzatori a semionda e onda intera, limitatori.
• Transistore a giunzione (BJT): principi di funzionamento, teoria elementare del trasporto in base, modello analitico semplificato delle caratteristiche statiche I-V; approssimazione a soglia; effetto "Early".
• Caratteristiche statiche. La regione di funzionamento "normale" del BJT.
• Esempi di circuiti con transistori a giunzione operanti in regione "normale". Introduzione al funzionamento del BJT operante in regione di "saturazione", "inversione" e "interdizione", esempi circuitali.
• Transistore PNP: convenzioni sulle correnti e modello I-V semplificato.
• Concetti di polarizzazione, linearizzazione e di piccolo segnale.
• Circuito di polarizzazione a quattro resistori; il problema della desensibilizzazione rispetto alla dispersione dei parametri elettrici ed alla temperatura.
• Circuito equivalente "ai piccoli segnali" del transistore a giunzione in regione "normale" a due e tre parametri.
• Esempi circuitali con applicazione del circuito equivalente "ai piccoli segnali". Connessioni elementari del BJT: EC, CC, BC, parametri caratteristici ai piccoli segnali.
• Collegamento in cascata di stadi amplificatori per piccoli segnali; accoppiamenti AC e DC.
• Esercizi sull'analisi di circuiti amplificatori complessi mediante scomposizione in blocchi elementari. Coppia differenziale.
• Transistore connesso a diodo.
• Specchi e generatori di corrente.
• 3. Amplificatori operazionali
• Amplificatori operazionali (OPAMP), definizione e modello di OPAMP ideale.
• Amplificatore invertente con OPAMP ideale: stato di riposo, guadagno; concetto di cortocircuito virtuale e cautele d'uso.
• Amplificatore non invertente, separatore, amplificatore differenziale con OPAMP. Amplificatori con OPAMP e componenti reattivi: relazioni differenziali fra Vu e Vi; caso dell'integratore; filtri attivi passa-basso e passa-alto.
• Esercizi relativi a OPAMP ed elementi non-lineari.
• Principali non idealità degli OPAMP: guadagno e resistenze di ingresso-uscita finite, offset in tensione e correnti di polarizzazione; limiti in tensione e corrente; slew-rate.

Testi/Bibliografia

Richard C. Jaeger: Microelettronica 1 Elettronica analogica, McGraw-Hill, 2005.
A. Sedra, K. Smith: Microelectronic circuits, Oxford University press, 1997.
P.U. Calzolari, S. Graffi: Elementi di Elettronica, Zanichelli, 1984.
S. Callegari, Elettronica Analogica di Base, Pitagora Editrice 2000

Metodi didattici

Lezioni teoriche in aula integrate da esercitazioni relative all'analisi ed al progetto di semplici circuiti analogici.


Attività di laboratorio verrà svolta in parallelo nell'ambito del corso Laboratorio di Elettronica L-A.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Prova scritta suddivisa in due fasi distinte:


1) quesiti di carattere teorico-concettuale per la verifica della comprensione dei principali concetti forniti dal corso;


2) esercizi di analisi circuitale.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Claudio Fiegna