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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2014/2015
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 086046 - FONDAMENTI DI ELETTRONICA
Docente Guazzoni Chiara
Cfu 9.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - MI (357) INGEGNERIA ELETTRONICA* AZZZZ086046 - FONDAMENTI DI ELETTRONICA
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (419) INGEGNERIA ELETTRONICA* AZZZZ088802 - FONDAMENTI DI ELETTRONICA

Programma dettagliato e risultati di apprendimento attesi

Obiettivi

Scopo dell'insegnamento è quello di avviare gli studenti ad una conoscenza degli aspetti di base che caratterizzano l'Elettronica. Gli argomenti che vengono discussi sono di interesse sia per gli allievi che intendono concludere gli studi con l'acquisizione della laurea, sia per quelli che intendono proseguire con l'iscrizione alla laurea magistrale.

L'insegnamento prende in considerazione i concetti fondamentali del trattamento elettronico dell'informazione, sia essa di tipo analogico che digitale, soffermandosi in particolare sull'esame del comportamento fisico dei componenti e dei circuiti analogici e digitali, cosicché lo studente possa valutare l'influenza sulle prestazioni reali (amplificazione, risposta in frequenza, velocità, dissipazione di potenza ... ) delle topologie circuitali. Per questo è necessario introdurre, sia pure in forma prevalentemente qualitativa, i concetti di base sul funzionamento dei dispositivi elementari, che verranno approfonditi nel dettaglio nel corso di Dispositivi Elettronici che si svolge in parallelo.

Programma delle lezioni e delle esercitazioni

1. Sistemi Elettronici

    1.1 Segnali e Sistemi: generatori e sensori reali. Rappresentazione nel tempo e componenti in frequenza. Sistemi analogici e digitali, condizionamento dei segnali, elaborazione, controllo, attuazione.

    1.2 Richiami di Elettrotecnica: partitore di tensione e di corrente, equivalente Thevenin e Norton, concetto di impedenza, circuiti RC e CR nel dominio del tempo e della frequenza.

2. Dispositivi Elettronici

    2.1 Cenni di Fisica dei Semiconduttori: droganti, portatori.
    2.2 Diodo: principio di funzionamento, caratteristiche statiche ideali, impiego come raddrizzatore e nei circuiti di "taglio".
    2.3 Transistore MOS: principio di funzionamento, caratteristiche statiche ideali, impiego come interruttore ed amplificatore.

3. Elettronica Digitale

    3.1 Inverter CMOS: prestazioni statiche e dinamiche, margini di rumore.
    3.2 Porte Logiche CMOS elementari e complesse: topologia, prestazioni statiche e dinamiche

4. Elettronica Analogica

    4.1 Stadi amplificatori a singolo MOSFET.
    4.2 Stadi differenziali a MOSFET e specchi di corrente.
    4.3 Amplificatori operazionali (OA): caratteristiche ideali e deviazioni dall'idealita', funzionamento lineare; comparatore.
    4.4 Reazione negativa: concetto di terra virtuale, calcolo del guadagno d'anello, guadagno ideale e reale, stabilita'.
    4.5 Configurazioni invertente e non invertente: guadagno ideale e reale, calcolo delle impedenze di ingresso e uscita.
    4.6 Circuiti con OA reali per la somma, la differenza, l'integrazione, la derivazione e il filtraggio di forme d'onda.

5. Conversione Analogica/Digitale

    5.1 Generalità sul campionamento: criteri di ricostruzione, spettro ed equivocazione.
    5.2 Sample&Hold: struttura circuitale, parametri e non idealita'.
    5.3 Convertitori DAC: esempi di struttura interna, errori e non-linearita'
    5.4 Convertitori ADC: esempi di struttura interna, quantizzazione, errori e non-linearita'. 

 Attivita' di laboratorio

Per venire incontro alle esigenze mostrate negli anni passati dagli studenti, si e' deciso quest'anno di incrementare il numero di ore di laboratorio. La principale finalità è quella di trasmettere agli studenti partecipanti, su base totalmente volontaria, senza implicazioni sul voto finale di esame, sia le conoscenze operative al fine di sviluppare le capacità del "sapere pratico" che mancano nella odierna struttura del corso di studi, sia le abilità necessarie per integrare le conoscenze teoriche acquisite nel corso tramite le ore di lezione ed esercitazione.

In coerenza con le finalità didattiche, le modalità di svolgimento del laboratorio prevedono la partecipazione attiva da parte degli studenti agli incontri durante i quali, dopo una breve presentazione dei concetti operativi ed applicativi da parte del responsabile del Laboratorio, gli studenti, suddivisi in piccoli gruppi, affrontano lo studio dei circuiti visti anticipatamente a lezione e ridiscussi nelle ore di esercitazione, sia tramite simulazione circuitale che tramite misure su prototipi da loro realizzati su bread-board, secondo una traccia guidata loro distribuita, che costituira’ il canovaccio della relazione che gli studenti saranno invitati a produrre durante ogni incontro e che verra’ corretta, ma non valutata (!), dai responsabili di laboratorio e restituita agli studenti. Gli incontri di laboratorio consentiranno allo studente anche un primo approccio con il simulatore circuitale pSpice. 

Gli argomenti che si prevede di affrontare sono i seguenti:

 Primo Laboratorio: Partitore compensato (simulazione pSpice e misure – risposta all’onda quadra) e inverter CMOS (simulazione della caratteristica statica e dei tempi di commutazione, valutazione della potenza dissipata e confronto con i calcoli semplificati).

 Secondo Laboratorio: Stadio amplificante a singolo transistore in configurazione source a massa e source a massa con degenerazione di source (simulazione pSpice e misure su prototipo: polarizzazione, analisi di piccolo segnale, dinamica, non-linearita’).

 Terzo laboratorio: configurazioni circuitali basate su amplificatori operazionali (filtro passa-banda, integratore e generatore di forme d’onda): simulazione pSpice e misure su prototipo

Prerequisiti

I prerequisiti dell'insegnamento si possono trovare negli insegnamenti di Analisi Matematica, Fisica ed Elettromagnetismo, ed Elettrotecnica.


Note Sulla Modalità di valutazione

L'esame consta di una prova scritta e di una prova orale (a discrezione del docente). Sono, inoltre, previste, in sostituzione della sola prova scritta, 2 prove in itinere, costituite da compito scritto con esercizi anche numerici.
La prima prova in itinere si svolge nel periodo di sospensione delle lezioni e verte sul programma svolto fino a quella data. Sara' possibile che la prova sia suddivisa in due parti, di cui una obbligatoria per il superamento della prova stessa. La seconda prova in itinere e' collocata al termine delle lezioni del 2° semestre e puo' vertere sull'intero programma. L'orale per coloro che hanno superato le prove in itinere avverra' prima del 1° appello, in modo da garantire l'eventuale partecipazione all'appello. Il superamento del corso è subordinato al raggiungimento della sufficienza in entrambe le prove in itinere e nella eventuale prova orale. Coloro i quali non superino la prima prova in itinere non sono ammessi a sostenere la seconda prova in itinere e devono accedere direttamente agli appelli d'esame.
Sono, inoltre, previsti tre appelli d'esame (che constano di una prova scritta e di un'eventuale prova orale a discrezione del docente) sull'intero programma del corso (uno nella 1° sessione al termine del 2° semestre, uno nella 2° sessione prevista nel mese di settembre e uno nella 3° sessione, al termine del 1° semestre) per coloro che devono recuperare o intendono migliorare (o peggiorare!) il voto gia' ottenuto. In via straordinaria, si tengono anche un appello d'esame contestuale alla prima prova in itinere per gli studenti che abbiano gia' frequentato il corso l'anno precedente (senza superare l'esame) ed un appello per tutti in contemporanea alla seconda prova in itinere. L'esame e' superato se viene raggiunta la sufficienza sia nella prova scritta che nella eventuale prova orale. L'ammissione alla prova orale e' subordinata al raggiungimento della sufficienza nella prova scritta. 


Bibliografia
Risorsa bibliografica obbligatoriaSedra-Smith, Microelectronic Circuits - 6th edition or 5th edition, Editore: Oxford University Press, ISBN: 0-19-511663-1 http://www.sedrasmith.org/
Note:

esistono anche versioni italiane del medesimo testo: Sedra - Smith, Circuiti per la microelettronica, Edizione: I / 2005, ISBN: 8879593285 Sedra - Smith, Circuiti per la Microelettronica, Edizione: IV/2012, ISBN: 9788879597340

Risorsa bibliografica obbligatoriaHome page del corso di Fondamenti di Elettronica http://home.deib.polimi.it/guazzoni/fde
Note:

Il sito contiene i lucidi e gli argomenti dettagliati affrontati a lezione, i temi d'esame degli anni precedenti in gran parte risolti, le tracce di esercitazioni degli anni passati e un elevato numero di esercizi di autovalutazione completamente risolti.


Mix Forme Didattiche
Tipo Forma Didattica Ore didattiche
lezione
60.0
esercitazione
40.0
laboratorio informatico
0.0
laboratorio sperimentale
12.0
progetto
0.0
laboratorio di progetto
0.0

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di materiale didattico/slides in lingua inglese
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.5 / 1.6.5
Area Servizi ICT
24/02/2021