31080 - LABORATORIO DI FISICA 3

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede le conoscenze di base sul funzionamento fisico dei principali dispositivi elettronici a semiconduttore e le loro applicazioni, sulla realizzazione di circuiti con elementi discreti ed integrati nell'ambito dell'elettronica analogica e digitale e sui relativi metodi di misura ed elaborazione dei dati sperimentali. In particolare, lo studente è in grado di: - realizzare circuiti elettronici ed effettuare sperimentalmente la loro caratterizzazione funzionale; - valutare gli errori, anche sistematici, da cui sono affette le misure in laboratorio; - elaborare con il computer i dati sperimentali di alcune prove svolte nel laboratorio di Fisica, scrivendo programmi in C++ ed usando metodi statistici e grafici, e confrontare i risultati con le aspettazioni teoriche.

Contenuti

Principi di base della fisica dei dispositivi elettronici a semiconduttore. Il diodo a giunzione: caratteristiche ed applicazioni. Il transistor bipolare (BJT): caratteristiche nelle tre configurazioni (CB, CE, CC) ed applicazioni. I transistor ad effetto di campo (JFET, MOSFET, MESFET) : caratteristiche ed applicazioni. Richiami di algebra di Boole. Funzioni logiche e circuiti digitali. Famiglie logiche fondamentali (TTL, ECL, MOS, CMOS). Pricipali circuiti elettronici in logica combinatoria : sommatori, sottrattori, ALU, moltiplicatori, comparatori, generatori e controllori di parità, decodificatori, demultiplexer, multiplexer, codificatori, ROM-PROM, EPROM-EEPROM, PAL, PLA. Pricipali circuiti elettronici in logica sequenziale : flip-flops (S-R, J-K, D, T), RAM, registri a scorrimento, contatori.  Classificazione dei circuiti integrati : dai prodotti standard alla "custom logic". Classificazione dei PLD : dai sPLD ai cPLD (FPGA).

Testi/Bibliografia

J. Millman, A. Grabel, P. Terreni, "Elettronica di Millman", Ed. McGraw-Hill, 4a edizione, 2008.

J. Millman e A. Grabel, "Microelettronica", Ed. McGraw-Hill (Libri Italia s.r.l.);

M. Masetti e I. D'Antone, "Elettronica Digitale. Logica combinatoria e sequenziale", Ed. Zanichelli, Bologna.

J.R. Taylor, "Introduzione all'analisi degli errori", Ed. Zanichelli, Bologna.

E. Mendelson, "Algebra di Boole", n.12 Collana Schaum, Etas Libri

Appunti sulle lezioni ed esercitazioni sono anche disponibili. 

Metodi didattici

Lezioni in aula (Modulo 1). Esercitazioni in aula (Modulo 2). Esercitazioni pratiche in laboratorio di elettronica (Moduli 1 e 2) con la realizzazione di  circuiti elettronici (analogici e digitali) e la misura delle loro caratteristiche, anche con dimostrazione dell'uso di un sistema di acquisizione dati basato su NI ELVIS e LabVIEW. Analisi dei dati sperimentali con il calcolatore. Verifica in laboratorio delle nozioni acquisite durante le lezioni e le esercitazioni in aula.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Dopo ciascuna esperienza pratica in laboratorio gli studenti devono presentare un rapporto scritto e dettagliato contenente lo scopo della prova, la strumentazione utilizzata, lo schema dei circuiti elettronici realizzati, le procedure adottate per le misure e tutte le misure effettuate (con calcolo degli errori, anche sistematici). A seconda dell'argomento della prova, è richiesta anche la presentazione grafica dei risultati. Il rapporto è soggetto a valutazione con una gradazione su tre livelli. L'esame finale consiste di una  prova scritta di 2 ore, durante la quale non è ammesso l'uso di libri, appunti o supporti elettronici, ed una successiva prova orale.  La prova scritta consiste nella soluzione di esercizi che mirano ad accertare l'abilità acquisita nel risolvere problemi pratici nell'ambito delle tematiche affrontate durante il corso ed in particolare durante le esercitazioni in aula ed in laboratorio. Per accedere alla prova orale bisogna superare lo scritto con un voto minimo di 16-18. La validità della prova scritta superata è limitata al singolo appello di esami. La prova orale mira a verificare l'acquisizione delle conoscenze teoriche e pratiche previste dal programma del corso. Il voto finale tiene conto delle valutazioni riportate in entrambe le prove (e nei rapporti di laboratorio).

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna luminosa, PC e proiettore. Laboratorio con 12 posti di lavoro per montaggio di circuiti elettronici e strumenti di misura. Laboratorio per analisi dei dati sperimentali con PCs.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Maurizio Basile

Consulta il sito web di Gilda Scioli