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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2014/2015
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 085995 - ELETTRONICA ANALOGICA
Docente Sampietro Marco
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* AZZZZ085995 - ELETTRONICA ANALOGICA
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (419) INGEGNERIA ELETTRONICA* AZZZZ088801 - ELETTRONICA ANALOGICA

Programma dettagliato e risultati di apprendimento attesi

Obiettivi
L'insegnamento si propone di fornire una conoscenza approfondita degli aspetti più importanti dei moderni circuiti elettronici analogici, trasmettendo le tecniche per una loro rigorosa analisi quantitativa e gli elementi per una percezione intuitiva del loro funzionamento. Tali argomenti sono essenziali sia per gli allievi che intendano concludere gli studi con l'acquisizione del titolo di primo livello sia per quelli che intendano proseguire nella Laurea Specialistica in Elettronica o in discipline collegate.

 

Programma delle lezioni e delle esercitazioni

1. CIRCUITI ELETTRONICI UTILIZZANTI MOSFET (10 ore di lezione + 7 ore di esercitazione)
Richiami dei principi di funzionamento dei transistori MOSFET. Tecniche di polarizzazione. Stabilità della polarizzazione. Piccolo segnale e linearizzazione della risposta. Stadi Source a massa, stadi Gate a massa, stadi Source follower: guadagno e dinamica, impedenze di ingresso ed uscita, potenza dissipata. Circuiti differenziali: segnali differenziali e di modo comune, guadagno, non idealità, uscita single-ended, simmetria.

2. IL TRANSISTORE BIPOLARE (4 ore di lezione + 4 ore di esercitazione)
Fisica del dispositivo. Caratteristiche I-V. Modello equivalente. Polarizzazione. Stadi amplificatori elementari. Resistenza finita vista in base e partizione della tensione d'ingresso. Specchio di corrente ed errore di specchiamento. Saturazione del dispositivo. Effetto Early.

3. RUMORE NEI CIRCUITI ELETTRONICI (6 ore di lezione + 5 ore di esercitazione)
Sorgenti fisiche di rumore nei circuiti elettronici: rumore termico nei resistori e nei MOSFET. Rappresentazione del rumore: densita' spettrale e valore quadratico medio. Calcolo del rumore nei circuiti amplificatori a singolo stadio e nei circuiti differenziali. Trasferimento della densità spettrale tra stadi amplificanti. Banda equivalente di rumore. Valore rms in uscita agli amplificatori. Rapporto segnale/disturbo.

4. DISTORSIONE NEGLI AMPLIFICATORI (6 ore di lezione + 4 ore di esercitazione + 4 ore di laboratorio)
Calcolo dell'errore di linearita' nei MOSFET e nei bipolari. Applicazioni agli amplificatori elementari. Caratteristica a tangente iperbolica dello stadio differenziale. Calcolo della distorsione armonica nei vari circuiti a transistori. Riduzione della distorsione con l'aggiunta della degenerazione e negli stadi differenziali.

5. AMPLIFICATORI LINEARI A PIU' STADI (6 ore di lezione + 4 ore di esercitazione)
Circuiti amplificatori a più stadi: collegamenti AC e DC, accoppiamenti impedenziali, polarizzazione, guadagno massimo e dinamica di funzionamento. Uso dello specchio di corrente nei circuiti. Stadio differenziale con carico a specchio. Dinamica dei circuiti su grandi segnali. Struttura degli amplificatori di tensione e di quelli di corrente.

6. RISPOSTA IN FREQUENZA DEGLI AMPLIFICATORI (10 ore di lezione + 8 ore di esercitazione + 4 ore di laboratorio)
Richiami sulle funzioni di trasferimento, poli e zeri, rappresentazione di Bode e sul piano complesso. Comportamento in frequenza dei MOSFET e dei BJT: frequenza di taglio e modelli equivalenti. Comportamento in frequenza degli stadi elementari a singolo transistore e risposta nel tempo. Metodo delle costanti di tempo. Effetto Miller. Prodotto guadagno-banda. Stadio Cascode. Analisi in frequenza di circuiti a più stadi. Ricerca del polo dominante.

7. AMPLIFICATORI RETROAZIONATI (8 ore di lezione + 8 ore di esercitazione + 4 ore di laboratorio)
Richiami dei princìpi della reazione. Desensibilizzazione del guadagno da variazioni dei parametri. Trasferimento  ingresso-uscita con retroazione ideale. Calcolo del guadagno d'anello. Terra virtuale. Guadagno reale di circuiti reazionati con guadagno d'anello finito. Modifica delle impedenze di ingresso e di uscita. Comportamento in frequenza di circuiti reazionati negativamente: criterio di Bode e luogo delle radici. Analisi del rumore nei circuiti retroazionati. Calcolo della densità di rumore in uscita e del valore rms.

Attività di laboratorio
Verranno svolte 3 sedute di laboratorio (di 4 ore ciascuna) in cui alcuni significativi circuiti elettronici saranno analizzati con prove di simulazione circuitale per evidenziarne non solo le caratteristiche di base ma soprattutto i comportamenti nonlineari altrimenti difficilmente quantificabili con una semplice analisi carta-e-penna. 
 
Prerequisiti
I prerequisiti dell'insegnamento si possono trovare negli insegnamenti di Elettrotecnica, di Fondamenti di Elettronica e di Fondamenti di Automatica.


Note Sulla Modalità di valutazione

E' prevista una prova in itinere, collocata nel periodo di sospensione delle lezioni, che verterà su tutti i punti del programma svolti fino a quel momento. La prova finale, collocata appena finito il corso ed aperta a tutti gli studenti che abbiano superato la prova in itinere, verterà su tutto il programma con particolare riferimento alle problematiche svolte nella seconda parte del corso. Il superamento del corso è subordinato al raggiungimento della sufficienza anche in questa seconda prova. 

Gli altri appelli, collocati alla fine del semestre di erogazione del corso e nei periodi indicati dalla Facoltà, verteranno su tutto il programma del corso. A questi appelli sono ammessi tutti gli studenti, sia quelli che non hanno sostenuto la prova in itinere sia coloro che intendano migliorare prove già sufficienti.

Per tutti gli studenti l'esame si conclude con una prova orale.


Bibliografia
Risorsa bibliografica facoltativaAndrea Lacaita e Marco Sampietro, Circuiti Elettronici, Editore: Città Studi Edizioni, Anno edizione: 1997, ISBN: 882517196X
Risorsa bibliografica facoltativaR. C. Jaeger and T.N.Blalock, Microelettronica, Editore: McGraw Hill, Anno edizione: 2008, ISBN: 9788838665042

Mix Forme Didattiche
Tipo Forma Didattica Ore didattiche
lezione
50.0
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 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
05/12/2020