Elettronica AB - (10 cfu)

Finalità

Modulo A
Fornire una preparazione di base sui principali dispositivi a semiconduttore e sui circuiti elettronici analogici, con particolare riferimento agli amplificatori lineari.

Modulo B
Il modulo intende fornire le nozioni di base relative ai principi di funzionamento dei sistemi digitali, una introduzione alle famiglie logiche fondamentali e informazioni sui relativi criteri di progettazione.

Programma

Modulo A
Parte prima: cenni sui principali dispositivi a semiconduttore.
Metalli, isolanti, semiconduttori. Struttura a bande dei semiconduttori. Semiconduttori intrinseci. Drogaggio n e p. Correnti di trascinamento e di diffusione. Diodi a giunzione p-n: struttura e funzionamento in inversa e in diretta; caratteristica I-V statica; breakdown; effetti capacitivi; esempio di applicazione: raddrizzatore a singola semionda. Transistori bipolari a giunzione (BJT): simbologia; caratteristiche ai morsetti; comportamento in zona attiva diretta ed in saturazione; area di funzionamento sicuro (SOA); cenno agli effetti capacitivi; modelli di Ebers-Moll. Transistori MOS ad effetto di campo (MOSFET): nomenclatura e simbologia; struttura schematica del MOSFET a canale n ad arricchimento; caratteristiche statiche; funzionamento in zona lineare ed in saturazione; cenno agli effetti dinamici; SOA; MOSFET a svuotamento; MOSFET a canale p.

Parte seconda: circuiti analogici lineari.
Segnali analogici e segnali digitali. Condizioni di linearità e di non-distorsione. Linearizzazione. Circuito equivalente alle variazioni di un diodo p-n. Modello alle variazioni di u BJT in zona attiva diretta in connessione a emettitore comune (EC). Modello alle variazioni di un MOSFET in saturazione. Amplificatori lineari: funzioni di rete. Cenno all’effetto Miller. Amplificatore a EC: studio del punto di lavoro; analisi a piccolo segnale. Cenno al funzionamento in classe A, AB, B e C: efficienza. Amplificatore a Collettore Comune (CC). Amplificatore a Base Comune (BC). Cenno agli amplificatori multi-stadio. Comportamento in frequenza dell’amplificatore a EC: diagrammi di Bode. Amplificatore a Source Comune. Stadio differenziale a BJT. Retroazione: effetto della retroazione negativa su un sistema del primo ordine; desensibilizzazione totale; risposta al gradino; amplificatore a EC retroazionato. Stabilità di un sistema in retroazione: criterio di Bode; analisi dei poli della funzione di trasferimento. Amplificatori operazionali (AO): definizione; cortocircuito virtuale. Applicazioni degli AO: amplificatore invertente e non invertente; inseguitore; sommatore; integratore; convertitori V-I e I-V; invertitore di impedenza. Cenni su tensione di offset, correnti di polarizzazione, compensazione, slew rate.

Parte terza: alcuni circuiti analogici non lineari.
Circuiti a diodi: raddrizzatori a singola semionda e ad onda intera; filtri LR e LRC; raddrizzatori con AO; rivelatore di picco. Cenni ai bipoli S. Esempi di multivibratori astabili, monostabili, bistabili.

Modulo B
Caratteristiche generali dei circuiti digitali, definizioni, principali parametri e cifre di merito.
Margini di immunità ai disturbi, proprietà rigenerative.
Cenni alla tecnologia di fabbricazione dei circuiti integrati.
Complementi sugli effetti reattivi associati ai dispositivi a semiconduttore: analisi di transitorio, tempi caratteristici delle porte logiche.
Famiglie logiche bipolari: circuiti a diodi, TTL, ECL.
Famiglie logiche MOS: nMOS, CMOS.

Attività d'esercitazione

Modulo A
Le esercitazioni sono svolte in aula e vertono sull’analisi e sul progetto di semplici circuiti analogici.

Modulo B
Le esercitazioni sono svolte in aula e vertono sull’analisi e sul progetto di semplici circuiti digitali.

Modalità d'esame

L’esame comprende una prova scritta e una prova orale. Il superamento della prova scritta è necessario per l’accesso alla prova orale. Sono ammessi alle prove scritte solo gli studenti iscritti per via telematica. La prova orale è congiunta per il Modulo A ed il Modulo B.

Propedeuticità

Analisi matematica (ABC). Fisica generale (ABC). Elettrotecnica A.

Testi consigliati

Millman, Grabel: Microelettronica, McGraw-Hill.

Testi d'approfondimento

Modulo B
P.U. Calzolari, S. Graffi: "Elementi di Elettronica", Zanichelli
J.M. Rabaey: "Digital Integrated Circuits, a Design Perspective", Prentice Hall

Ultimo aggiornamento: 07-11-2002

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