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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2019/2020
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 083533 - ELETTRONICA
Docente Villa Federica Alberta
Cfu 10.00 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 (363) INGEGNERIA BIOMEDICA*PZZZZ083533 - ELETTRONICA

Obiettivi dell'insegnamento

L'insegnamento di ELETTRONICA fornirà le basi per comprendere il funzionamento dei principali dispositivi e componenti elettronici (diodi, transistori, amplificatori operazionali, convertitori analogico/digitale, porte logiche, logica sequenziale, ecc.) e per analizzare e progettare circuiti analogici e digitali.
L’insegnamento intende sviluppare l'attitudine ad affrontare problemi nuovi e a trovare la soluzione circuitale più opportuna per risolverli.


Risultati di apprendimento attesi

Descrittori di Dublino

Risultati di apprendimento attesi

Conoscenza e comprensione (DdD 1)

Gli studenti impareranno:

  • il funzionamento dei principali dispositivi e componenti elettronici
  • le topologie circuitali fondamentali per circuiti di interfacciamento analogico
  • le basi teoriche della conversione analogico-digitale
  • i fondamenti di reti logiche combinatorie e sequenziali

Capacità di applicare conoscenza e comprensione (DdD 2)

Gli studenti svilupperanno la capacità di applicare concetti teorici:

  • analizzando topologie circuitali utilizzate in reali applicazioni
  • dimensionando i componenti di circuiti analogici di amplificazione, filtraggio e conversione analogico/digitale
  • progettando semplici circuiti per il processamento di segnali digitali

Capacità di apprendimento (DdD 5)

Gli studenti svilupperanno capacità di apprendimento, necessarie per intraprendere studi successivi con un alto grado di autonomia, che consentiranno loro di:

  • analizzare e comprendere nuove topologie di circuiti analogici e digitali
  • utilizzare le conoscenze di base su dispositivi e componenti elettronici per progettare nuove soluzioni circuitali
  • leggere e interpretare le informazioni riportate sui datasheet dei componenti elettronici studiati

Argomenti trattati

1. SEGNALI e CIRCUITI

Richiami: regime continuo e sinusoidale, risposta in frequenza, diagrammi di Bode, transitorio, risposta temporale.

Introduzione ai componenti: resistenze, condensatori, induttori, dispositivi attivi, circuiti integrati e packages.

 

2. DISPOSITIVI ELETTRONICI

Concetti elementari sui semiconduttori.

Diodo: struttura, caratteristiche, diodi particolari (LED, fotodiodo, Zener), applicazioni (es. circuiti di taglio, vincolo, raddrizzamento, stabilizzatore).

Transistore MOSFET: struttura, caratteristiche, impiego come interruttore digitale e analogico, impiego come amplificatore, polarizzazione e piccolo segnale, transconduttanza.

Stadi lineari elementari: source comune, source degenerato, source follower, gate comune. Circuiti di amplificazione e condizionamento del segnale a uno o più MOSFET.

 

3. ELETTRONICA ANALOGICA

Amplificatore operazionale (OpAmp): caratteristiche, impiego ad anello aperto (comparatore), retroazione negativa (concetto di massa virtuale), non idealità, guadagno d’anello, stabilità e risposta in frequenza.

Circuiti lineari con OpAmp: stadio invertente, non invertente, sommatore, sottrattore, convertitore tensione-corrente e corrente-tensione, derivatore, integratore, filtri attivi, Instrumentation Amplifier.

Circuiti non lineari con OpAmp: superdiodo, trigger di Schmitt, oscillatori, ecc..

Esercizi di progetto di circuiti analogici.

 

4. ELETTRONICA PER LA CONVERSIONE ANALOGICO/DIGITALE

Campionamento e circuiti Sample&Hold: struttura, dimensionamento, valutazione degli errori statici e dinamici.

Multiplexer analogico: struttura, parametri reali, errori statici e dinamici.

Convertitori Digitali-Analogici (DAC): cenni sulle architetture (es. voltage scaling, R scalate, R-2R), errore di quantizzazione, precisione ed accuratezza.

Convertitori Analogico-Digitali (ADC): cenni sulle architetture (es. flash, gradinata, SAR), prestazioni, precisione, accuratezza, temporizzazioni, criteri di selezione.

Esercizi di progetto di sistemi di acquisizione da sensore e conversione analogico-digitale.

 

5. ELETTRONICA DIGITALE

Introduzione alla logica Booleana. Invertitore CMOS, caratteristiche statiche (livelli logici, margini di rumore) e dinamiche (ritardi di propagazione e tempi di commutazione), dissipazione di potenza, porte logiche (NAND, NOR, XOR, ecc.).

Componenti combinatori: decoder, encoder, driver per display, mux digitali, ecc.

Progetto di reti combinatorie.

Componenti sequenziali: latch SR, flip-flop D e JK, contatore, shift-register.

Vari esercizi di progettazione di circuiti digitali.


Prerequisiti

Il programma dell’insegnamento assume la conoscenza degli argomenti trattati nei corsi di “Fondamenti di Automatica” e “Elettrotecnica”. In particolare sono richieste conoscenze di base sull’analisi nel tempo e in frequenza di circuiti con generatori di tensione e corrente, resistenze e condensatori e la capacità di tracciare diagrammi di Bode di modulo e fase di una generica funzione di trasferimento.


Modalità di valutazione

L'esame consisterà in una prova scritta su tutti gli argomenti svolti nell’insegnamento, basata su quattro o cinque esercizi circuitali (di due o tre domande ciascuno) che richiedono l’analisi e il progetto di circuiti elettronici. In particolare, in sede di esame lo studente dovrà dimostrare di saper: i) analizzare circuiti analogici con diodi, MOSFET e amplificatori operazionali; ii) analizzare e dimensionare circuiti di conversione analogico-digitale; iii) analizzare e progettare circuiti digitali. Pari importanza verrà data a tutte le sezioni in cui l’insegnamento è suddiviso. Non ci saranno prove in itinere.

La tabella che segue dettaglia come le diverse forme di valutazione contribuiscono ai risultati di apprendimento attesi.

Modalità di verifica

Descrizione

Risultato di apprendimento perseguito (descrittore di Dublino)

Esame scritto

Esercizi di analisi circuitale

1, 2

Esercizi di dimensionamento di circuiti analogici

1, 2

Esercizi di progettazione digitale

1, 2, 5


Bibliografia
Risorsa bibliografica facoltativaFranco Zappa, Elettronica, Editore: Edises, Anno edizione: 2016, ISBN: 9788879598972
Risorsa bibliografica facoltativaAlberto Tosi, Esercizi di Elettronica, Editore: Società editrice Esculapio, Anno edizione: 2011, ISBN: 978-88-7488-427-8
Note:

Seconda edizione

Risorsa bibliografica facoltativaAdel S. Sedra and Kenneth C. Smith, Microelectronic Circuits, Editore: Oxford University Press, Anno edizione: 2014, ISBN: 9780199339136
Risorsa bibliografica facoltativaRichard C. Jaeger e Travis N. Blalock, Microelettronica, Editore: McGraw Hill, Anno edizione: 2013, ISBN: 9788838668234

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
60:00
90:00
Esercitazione
40:00
60:00
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 100:00 150:00

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. 1.6.1 / 1.6.1
Area Servizi ICT
20/01/2020