Corso di ELETTRONICA

Corsi di

ELETTRONICA I Vecchio ordinamento

FONDAMENTI DI ELETTRONICA Ingegneria dell'Informazione

(Prof. S. Buso, G. Meneghesso, G. Spiazzi)

A.A. 2002-2003

Si avvisano gli studenti che la lista dei turni al primo appello è consultabile nei "Messaggi urgenti per gli studenti"

Testo consigliato:

Richard C. Jaeger, Microelettronica, Mc Graw Hill (ISBN 88-386-0758-3)

Testi per consultazione:

Appunti dalle lezioni

Jacob Millman, Arvin Grabel, Microelectronics, second edition, Mc Graw Hill (ISBN 0-07-100596-X)
S. Sedra, K. C. Smith, Microelectronic Circuits - Fourth Edition, 1998, Oxford University Press (ISBN 0-19-511690-9)

L. Rossetto, G. Spiazzi, Esercizi di Elettronica Applicata, edizioni Libreria Progetto, Padova

Indirizzi

Modalità di esame

Argomenti svolti a lezione

1^a lezione (13/04/2003):

Introduzione del corso: illustrazione modalità di esame e contenuti del corso. Introduzione agli amplificatori lineari. Condizioni di non distorsione di ampiezza e di fase. Concetto di amplificazione selettiva: filtri passa basso, passa alto, passa banda ed escludi banda. Rappresentazioni di un quadripolo lineare: a parametri g, h, y, z.

Capitolo 11

Paragrafi: 1,2,4

(Esercizio #1)

2^a lezione (14/04/2003):

Concetto di polarizzazione di un dispositivo amplificatore elementare non lineare e di massima escursione dei segnali di ingresso e di uscita. Amplificatori unidirezionali. Amplificatori di corrente. Amplificatori di tensione e di corrente ideali. Introduzione agli amplificatori differenziali e operazionali. Caratteristiche degli amplificatori operazionali ideali. Amplificatore invertente: calcolo del guadagno e delle resistenze di ingresso e di uscita.

Capitolo 11	Paragrafi: 3,5
Capitolo 12	Paragrafi: 1,2

1^a Esercitazione (16/04/2003):

Richiami dei teoremi di Thevenin e Norton, e leggi di Kirchhoff. Partitori di tensione e corrente. Soluzione di una rete lineare con due generatori indipendenti con diversi metodi: Kirchhoff, sovrapposizione degli effetti, Thevenin e Norton. Esempio di rappresentazione di doppi bipoli lineari con parametri [z], [y]. Rappresentazione a parametri [h] di un emettitore comune con resistenza di emettitore. Circuito sommatore invertente con amplificatore operazionale ideale. (Principio di Sovrapposizione degli Effetti)

Buona Pasqua

3^a lezione (28/04/2003):

Amplificatore non invertente: calcolo del guadagno e delle resistenze di ingresso e di uscita. Amplificatore differenziale con amplificatore operazionale ideale. Amplificatore differenziale da strumentazione. Amplificatore invertente con rete di retroazione a stella. Filtro passa basso del I° ordine con tracciamento del diagramma di Bode.

Capitolo 12

Paragrafi: 3

(Esercizio #2)

4^a lezione (29/04/2003):

Filtro passa-alto con tracciamento del diagramma di Bode. Integratore di Miller: analisi nel dominio del tempo e della frequenza. Analisi del guadagno, della resistenza di ingresso e della resistenza di uscita di un amplificatore in configurazione non invertente nell'ipotesi di guadagno finito dell'amplificatore operazionale, di resistenza di ingresso finita e di resistenza di uscita non nulla rispettivamente. Definizioni di tensioni di modo comune e di modo differenziale e del CMRR.

Capitolo 12

Paragrafi: 5

(Esercizio #3)

5^a lezione (05/05/2003):

Resistenza di ingresso di modo differenziale e di modo comune. Definizioni di tensione di offset, correnti di bias e di offset e loro effetto nello schema dell'amplificatore invertente e non invertente. Limitazione di tensione e di corrente di uscita. Risposta in frequenza di un amplificatore operazionale ideale: larghezza di banda e prodotto guadagno-larghezza di banda. Banda passante di un amplificatore in configurazione non invertente. Definizione di Slew-rate.

Capitolo 12

Paragrafi: 5,6,7

(Esercizio #4) (Esercizio #5)

2^a Esercitazione (06/05/2003):

Banda passante di un amplificatore in configurazione invertente. Larghezza di banda a piena potenza. Utilizzo di elementi reattivi negli amplificatori invertente e non invertente: funzioni di trasferimento. Esempio di una rete polo-zero realizzata con un amplificatore operazionale in configurazione non invertente: calcolo funzione di trasferimento ed impedenza d'ingresso.

6^a lezione (08/05/2003):

Comparatore: utilizzo della retroazione positiva. Comparatore con isteresi: trigger di Schmitt invertente con tensione di riferimento. Utilizzo del trigger di Schmitt. Descrizione del multivibratore astabile con trigger di Schmitt. Generatore di onde triangolari e quadre.

Capitolo 12

Paragrafo: 12

(Esercizio #6)

7^a lezione (09/05/2003):

Richiamo della caratteristica tensione-corrente del diodo. Modelli lineari a tratti per grandi segnali: ideale, a caduta di tensione costante e a resistenza-batteria. Metodo di risoluzione per circuiti contenenti diodi. Esempio di semplice circuito raddrizzatore con diodo risolto con i diversi modelli dello stesso. Circuiti tosatori (clipping).

Capitolo 3

Paragrafi: 2-4, 9, 10, 17

8^a lezione (12/05/2003):

Analisi del circuito raddrizzatore ad una semionda con carico resistivo e con filtro R-C. Derivazioni di espressioni approssimate per il calcolo della tensione media di uscita, dell'ondulazione di tensione, e per il dimensionamento del diodo (corrente di picco). Raddrizzatori ad onda intera con trasformatore a presa centrale e a ponte di Graetz. Confronto tra le diverse soluzioni. Esercizio di calcolo della transcaratteristica di un circuito con un diodo ideale.

(Esercizio #7)

Capitolo 3

Paragrafi: 12-15

3^a Esercitazione (13/05/2003):

Esercizi con diodi (derivazione transcaratteristica). Esercizio con operazionale e diodi.

9^a lezione (15/05/2003): semiconduttori

Modello a bande di energia del silicio: banda di valenza e di conduzione (derivazione). Differenze tra isolanti, semiconduttori e conduttori. Modello del legame covalente. Semiconduttori intrinseci. Calcolo della conducibilità (mediante il calcolo della corrente di deriva). Legge di azione di massa: dimostrazione all'equilibrio termodinamico.

Capitolo 2

Paragrafi: 1-4

10^a lezione (16/05/2003): giunzione pn

Drogaggio dei semiconduttori di tipo n e di tipo p: calcolo delle concentrazioni dei maggioritari e dei minoritari. Corrente di diffusione. Generalità sulla giunzione p-n. Analisi della giunzione p-n: calcolo del campo elettrico e del potenziale di contatto. Calcolo della larghezza della zona di svuotamento della giunzione pn. Polarizzazione inversa: calcolo della capacità di transizione.

(Corrente nel diodo)

Capitolo 2	Paragrafi: 5-10
Capitolo 3	Paragrafi: 1, 4

11^a lezione (16/05/2003):

Introduzione al simulatore Spice: esempio di simulazione transitoria con circuito passa basso R-C.

12^a lezione (19/05/2003):

Tensione di breakdown, moltiplicazione a valanga e per effetto zener. Coefficiente di temperatura della tensione di breakdown. Giunzione p-n polarizzata direttamente: calcolo della corrente nel diodo. Calcolo della carica immagazzinata e della capacità di diffusione. Coefficiente di temperatura della tensione del diodo e della corrente di saturazione inversa.

Capitolo 3

Paragrafi: 3-7

13^a lezione (20/05/2003): Il transistor bipolare

Il diodo in commutazione: analisi del recupero inverso (tempo di immagazzinamento - Storage Time). Cenni ai diodi LED e fotodiodi. Cenni al diodo Schottky. Descrizione struttura del transistore bipolare (BJT). Effetto transistor e calcolo del guadagno di corrente in zona attiva diretta.

Capitolo 3	Paragrafi: 8, 18
Capitolo 5	Paragrafi: 2-12

(Esercizio #8)

14^a lezione (22/05/2003):

Richiamo delle correnti del transistor. Analisi delle zone di funzionamento: interdizione, saturazione. Caratteristiche di uscita ad emettitore comune e a base comune. Effetto Early: modulazione della larghezza della base. Effetto Early: modifica delle equazioni in zona attiva diretta. Limiti del transistor bipolare: corrente di collettore massima, massima potenza dissipabile, massima tensione inversa (breakdown per moltiplicazione a valanga o per punch-through).

(Esempi BJT: 2N2222, BC337)

Capitolo 5

Paragrafi: 6,8,9,11,12

15^a lezione (23/05/2003): il MOSFET

Calcolo del tempo di transito diretto in base e capacità di diffusione in regione attiva diretta. Gummel plot. Principio di funzionamento del transistor ad effetto di campo MOSFET: calcolo della corrente di drain nel funzionamento in zona lineare. Caratteristiche di uscita e transcaratteristica.

Capitolo 4	Paragrafi: 1-5, 7, 10
Capitolo 5	Paragrafi: 7

4^a Esercitazione (23/05/2003):

Esercizio su regolatore a diodo zener. Esercizio con amplificatore operazionale e due diodi. Simulazione Spice di entrambi i circuiti.

Capitolo 3

Paragrafi: 11

16^a lezione (26/05/2003):

Analisi del MOSFET in zona di saturazione: modulazione di lunghezza di canale. Riepilogo equazioni e zone di funzionamento dei MOSFET a canale N e a canale P. Criteri sulla scelta del punto di lavoro: considerazioni su massima escursione del segnale (distorsione).

Capitolo 4

Paragrafi: 6, 9, 11

(Esercizio #9), (Esercizio #10), (Esercizio #11), (Esercizio #12)

17^a lezione (27/05/2003):

Circuito di polarizzazione con due resistenze e con quattro resistenze. Effetto di stabilizzazione del punto di lavoro operato dalla resistenza di emettitore o dalla resistenza tra collettore e base. Schema di polarizzazione a quattro resistenze per Mosfet. Esercizio sulla polarizzazione di un bipolare.

Capitolo 13	Paragrafi: 1
Capitolo 5	Paragrafi: 13

18^a lezione (29/05/2003): Tavola riassuntiva modelli dispositivi

Concetti base degli amplificatori: grandezze continue e alternate. Condensatori di accoppiamento e di bypass. Circuiti semplificati in continua ed in alternata. Derivazione del modello ai piccoli segnali del diodo: conduttanza differenziale. Derivazione del modello a parametri ibridi del BJT. Esempio di amplificatore a singolo stadio in configurazione Emettitore Comune (EC): calcolo del guadagno di tensione. Limiti del guadagno di tensione. Fattore di amplificazione.

Capitolo 13

Paragrafi: 2-6

19^a lezione (30/05/2003):

Concetto di piccolo segnale nel BJT. Modello ai piccoli segnali del MOSFET e relativo concetto di piccolo segnale. Amplificatore a source comune: calcolo del guadagno di tensione. Limiti del guadagno di tensione. Fattore di amplificazione. Esercizi sulla polarizzazione del transistor bipolare e MOSFET. Schema di autopolarizzazione.

Capitolo 13

Paragrafi: 7-9

20^a lezione (03/06/2003):

Calcolo della resistenza di ingresso e di uscita dell'amplificatore ad emettitore comune e a source comune (SC). Analisi dello stadio collettore comune (drain comune): guadagno di tensione, resistenze d'ingresso e di uscita, escursione del segnale d'ingresso.

Capitolo 13

Paragrafi: 10,11

21^a lezione (05/06/2003):

Analisi della configurazione emettitore comune (source comune) con resistenza di emettitore (source). Calcolo dei guadagni di tensione e delle resistenze di ingresso e di uscita. Calcolo dei guadagni di corrente. Questionario sulla didattica (2^a ora). Amplificatori elementari

Capitolo 14

Paragrafi: 1-3

5^a Esercitazione (06/06/2003):

Esercizio su amplificatore a singolo stadio B.C. con transistor pnp. Esercizio su amplificatore singolo stadio S.C. con resistenza di source. (Eercizio #1, Esercizio #2, Esercizio #3)

21^a lezione (06/06/2003): Amplificatori multistadio

Amplificatore a base comune (gate comune): calcolo dei guadagni di tensione e delle resistenze di ingresso e di uscita. Metodi per il calcolo del guadagno di tensione complessivo di un amplificatore multistadio. Esempio doppio stadio C-E/C-D: calcolo del guadagno di tensione con entrambi i metodi e delle resistenze d'ingresso e di uscita.

(Esercizio #13) (Esercizio #14) (Esempio doppio stadio)

Capitolo 14

Paragrafi: 4-6

22^a lezione (09/06/2003)

Introduzione allo stadio differenziale: analisi DC ai grandi segnali. L'amplificatore differenziale ai piccoli segnali: guadagno di modo differenziale, di modo comune e rapporto di reiezione di modo comune (CMRR). Cenni all'analisi con il mezzo circuito.

Capitolo 10	Paragrafi: 1
Capitolo 15	Paragrafi: 3

23^a lezione (10/06/2003):

Analisi degli specchi di corrente: versione base, con buffer, schema di Widlar. Schemi multiuscita a bipolare e a MOS (Esercizio: Amplificatore differenziale)

Capitolo 16

Paragrafi: 1,2

24^a lezione (12/06/2003):

Analisi dell'amplificatore CASCODE: guadagno di tensione, resistenze di ingresso e di uscita. Esercizio su amplificatore multistadio e simulazione dello stesso mediante Pspice.

Capitolo 15

Paragrafi: 2

25^a lezione (16/06/2003):

Risposta in frequenza degli amplificatori. Considerazioni sulla distorsione di ampiezza e di fase. Suddivisione dello studio in bassa frequenza e alta frequenza. Esempio di calcolo di f.d.t. di un emettitore comune con due capacità, una di accoppiamento e l'altra interna al modello del dispositivo. Stima delle frequenze di taglio inferiore e superiore con i metodi delle costanti di tempo di cortocircuito e di circuito aperto nell'ipotesi di polo dominante. Esempio di calcolo della frequenza di taglio inferiore di un amplificatore E.C. con R_E.

Capitolo 17

Paragrafi: 1-3

26^a lezione (17/06/2003):

Modello p-ibrido in alta frequenza: calcolo della frequenza di transizione. Analisi dell'emettitore comune in alta frequenza. Effetto Miller. Cenni all'effetto della resistenza di emettitore in un C-E.

Capitolo 17

Paragrafo: 4-8

27^o Lezione (19/06/2003):

Analisi della frequenza di taglio superiore di amplificatori in configurazione base-comune e collettore-comune. Esercizio su stadio differenziale a BJT: calcolo dei guadagni di modo differenziale e di modo comune e del CMRR. (Esercizio #15)

6^a Esercitazione (20/06/2003):

Esercizio sul calcolo della frequenza di taglio superiore dell'amplificatore cascode. Esercizi su risposta in bassa frequenza e alta frequenza. Metodo delle costanti di tempo per la stima delle frequenze di taglio inferiore e superiore.

NOTA: si avvisano gli studenti interessati che il giorno 27 giugno alle ore 12.00 in aula Ke il docente sarà a disposizione per rispondere a domande e richieste di chiarimenti su argomenti del corso.

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