Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica
UniversitÓ di Cagliari, Italy

Insegnamento: Elettronica (VO)
Settore: ING-INF/01
Codice: -
Calendario: IV anno, I semestre
Corso di Laurea: Ing. Elettronica
Ore di Lezione: 100
Crediti: 0
Svolgimento: Prova scritta + prova orale
Pagina Web:
Docente: Prof. Martines Giovanni - email: martines@diee.unica.it

Argomenti del corso Lez. Eser. Lab.
Introduzione e richiami. Evoluzione storica e attuali tendenze dell'elettronica. Concetto di segnale e spettro di frequenza. Gamme di frequenza dei segnali d'uso comune. Concetto di rete equivalente e teoremi di Thevenin, Norton e Miller. Norme per il disegno standardizzato dei circuiti elettronici e per l'uso dei simboli. Concetto di modello. Approssimazione e tolleranza costruttiva. Parametri quadripolari e relativi modelli circuitali. Esistenza ed equivalenza delle matrici di parametri quadripolari. Reti a tre terminali e circuiti equivalenti a T e a P. Funzione di trasferimento. Caratteristiche delle funzioni di trasferimento del primo e del secondo ordine. Metodi approssimati per l'analisi della risposta in frequenza: approssimazione del polo dominante, metodo di Miller, metodo delle costanti di tempo in cortocircuito e a circuito aperto.51-
GeneralitÓ sugli amplificatori. Bilancio energetico e definizione delle grandezze caratteristiche: guadagno, banda passante, distorsione, saturazione, efficienza di conversione. Classificazione sulla base della funzione di trasferimento e della banda passante. Caratteristica di trasferimento e modelli circuitali unidirezionali. Analisi a piccolo e grande segnale, polarizzazione. Stadi amplificatori in cascata. Interazione fra gli stadi e banda passante. Il rumore negli amplificatori: definizioni, rappresentazione matematica e classificazione. Analisi dei circuiti rumorosi e modelli equivalenti per il rumore; rapporto segnale-rumore e larghezza di banda per il rumore. Cifra di rumore, temperatura equivalente di rumore.42-
Amplificatori operazionali. Amplificatore differenziale: concetto di segnale di modo differenziale e di modo comune, rapporto di reiezione del modo comune. Amplificatore operazionale ideale. Concetto di cortocircuito virtuale. Configurazione invertente e non invertente. Amplificatore operazionale reale ed effetti del guadagno ad anello aperto, della resistenza di ingresso e di uscita finiti. Resistenza di ingresso di modo comune. Tensione di offset. Corrente di polarizzazione e di offset. Saturazione di corrente. Prodotto guadagno-ampiezza di banda. Schema a blocchi di un amplificatore operazionale reale. Slew rate e larghezza di banda a piena potenza. Applicazioni circuitali (principio di funzionamento, analisi, prestazioni e criteri di progetto): amplificatore invertente ad alta impedenza di ingresso, sommatore pesato, amplificatore differenziale di precisione, convertitore I/V, sfasatore, integratore di Miller, convertitore V/I a impedenza negativa, integratore non invertente, derivatore.845
Amplificatori con reazione. ProprietÓ della controreazione. Classificazione ed analisi delle tipologie di controreazione (serie-parallelo, parallelo-serie, serie-serie, paralello-parallelo). Metodologie di identificazione dell'amplificatore principale e del fattore di reazione. Metodologie per la determinazione del guadagno d'anello: apertura d'anello, iniezione di tensione e corrente, metodo di Blackmann. Studio della stabilitÓ e margini di guadagno e fase. Criteri di progetto e tecniche di compensazione in frequenza. 42-
Amplificatori elementari a transistori. Richiami sulle caratteristiche dei MOSFET, dei JFET e dei BJT. Modelli equivalenti a piccolo segnale del transistore. Amplificatore invertente a singolo transistore (CE o CS): circuito di polarizzazione e equazioni di progetto in continua, dissipazione di potenza, analisi e criteri di progetto a piccolo segnale, confronto delle prestazioni ottenibili con i diversi tipi di transistore. Analisi e criteri di progetto di un amplificatore invertente a singolo transistore (CE o CS) con controreazione. Inseguitore di tensione a singolo transistore (CC o CD): analisi e criteri di progetto a piccolo segnale, confronto delle prestazioni ottenibili con i diversi tipi di transistore. Amplificatore non invertente a singolo transistore (CB o CG): analisi e criteri di progetto a piccolo segnale, confronto delle prestazioni ottenibili con i diversi tipi di transistore. Confronto delle prestazioni degli amplificatori a singolo transistore.72-
Risposta in frequenza degli amplificatori elementari a transistori. Modelli equivalenti dei transistori ad alta frequenza. Prodotto guadagno-ampiezza di banda (fT) di un transistore. Risposta a bassa frequenza di un amplificatore a singolo transistore e criteri di progetto. Risposta ad alta frequenza degli amplificatori a singolo transistore e paragone delle prestazioni ottenibili con le diverse configurazioni e con i diversi tipi di transistore. Considerazioni sul progetto di amplificatori con stadi elementari in cascata42-
Il diodo nei circuiti analogici. Concetto di tensione di soglia e criteri di scelta del modello equivalente. Modelli circuitali (DC, AC, alta frequenza e rumore). Diodo Zener. Circuiti limitatori, tosatori e di aggancio. Raddrizzatore e rivelatore di picco. Schema a blocchi di un alimentatore in continua. Formatori di forma d'onda. Porta campionatrice. Moltiplicatori di tensione. Il ôsuperdiodoö e le sue applicazioni: Raddrizzatore, clamping e rivelatore di picco di precisione. Amplificatore a valore assoluto e logaritmico62-
Amplificatori elementari nei circuiti integrati analogici. Analisi e criteri di progetto di uno stadio CS in tecnologia NMOS con carico attivo tipo D ed E, di uno stadio CS in tecnologia CMOS, di uno stadio CE con carico attivo. Specchio di corrente con FET e BJT. Generatori di corrente di Wilson e di Widlar. Circuiti per la distribuzione della corrente nei circuiti integrati. Coppia differenziale con BJT: funzionamento a largo segnale, caratteristica di trasferimento, analisi a piccolo segnale, offset di tensione e di corrente, correnti di polarizzazione. Calcolo del guadagno differenziale, di modo comune e del CMRR e mezzi circuiti equivalenti. Coppia differenziale con carico attivo a specchio di corrente e con resistenze sugli emettitori. Coppia differenziale con JFET. Coppia differenziale in tecnologia CMOS. Risposta in frequenza per il segnale differenziale, applicato in modo complementare e non, e per il segnale di modo comune. Variazione del CMRR con la frequenza. Configurazione Darlington. Cascode.835
Stadi di uscita. GeneralitÓ e specifiche di progetto: potenza di uscita, distorsione, efficienza di conversione. Classificazione in classi. Analisi e criteri di progetto di uno stadio di uscita in classe A. Criteri per la scelta del transistore di potenza. Analisi e criteri di progetto di uno stadio di uscita in classe B (push-pull). Distorsione di crossover e sua riduzione. Analisi e criteri di progetto di uno stadio di uscita in classe AB con polarizzazione a diodi e con moltiplicatore di VBE. Protezione da sovraccarico e da surriscaldamento. Analisi dell'amplificatore di potenza integrato LM380. Analisi dell'amplificatore operazionale integrato mod. 74152-
Filtri attivi ed amplificatori selettivi. GeneralitÓ e specifiche di progetto in termini di maschera. Sintesi di filtri IIR (metodo di Butterworth e Chebyshev). Celle elementari di filtri del 1║ e del 2║ ordine e loro classificazione. Circuito di Antoniou per la sostituzione dell'induttore. Celle BIQUAD basate sul circuito di Antoniou. Celle BIQUAD basate sull'anello di reazione con due integratori: KHN e Tow-Thomas. Celle SAB con reti bridge-T. Stadi elementari di amplificatori selettivi. Amplificatori selettivi ad accordo singolo e multiplo. Accordo sincrono e a scala83-
Oscillatori sinusoidali. GeneralitÓ e specifiche di progetto. Criterio di Barkhausen. Oscillatori reali: stabilitÓ di frequenza e rumore di fase, distorsione e controllo dell'ampiezza (limitatore graduale e amplificatori CAG). Analisi e criteri di progetto di un oscillatore a sfasamento, di un oscillatore a ponte di Wien e di un oscillatore in quadratura. Oscillatori con risonatore: analisi e criteri di progetto degli oscillatori di tipo Colpitts e Hartley. Risonatore a cristallo (quarzo). Oscillatore di Pierce5--
Generatori di forme d'onda. Comparatore di tensione basato su amplificatore operazionale. Principio di funzionamento ed equazioni di progetto dello Schmitt trigger. Multivibratore bistabile con Schmitt trigger. Multivibratore astabile e generatori di onda quadra e triangolare: principio di funzionamento ed equazioni di progetto. Formatore di impulsi (multivibratore monostabile): analisi e criteri di progetto, specifiche per l'impulso di controllo, esempio di circuito di ingresso3--
TOTALE: 100672310


Testi consigliati:
  • Adel Sedra, Kenneth Smith, Circuiti per la Microelettronica (a cura Prof. A. Ferrari) - Edizioni Ingegneria 2000,
  • Richrad C. Jaeger, Microelettronica (a cura prof. Paolo Spirito) - McGraw-Hill Italia,
  • Paul Gray, Robert Meyer, Circuiti integrati analogici (a cura M. Bertolaccini, G. Padovini) - McGraw-Hill Italia,
  • Jacob Millman, Arvin Grabel, Microelettronica ( cura Prof. Terreni) - McGraw-Hill Italia,