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Elettronica Analogica
Analog Electronics
Simone Orcioni

Sede Ingegneria
A.A. 2016/2017
Crediti 9
Ore 72
Periodo II
Lingua ITA

Prerequisiti
Teoria dei circuiti: Leggi di Kirchhoff, analisi nodale, teoremi di sostituzione, rappresentazione dei due porte, connessioni dei due porte, trasformata di Laplace nell'analisi dei circuiti. Matematica: numeri complessi, derivate, integrali, equazioni dif

Risultati di apprendimento attesi
CONOSCENZE E COMPRENSIONE:
L’obiettivo del corso è quello di acquisire conoscenze in uno dei settori caratterizzanti l’Elettronica: i circuiti analogici. Il corso, integrando le conoscenze di base acquisite sulla teoria dei circuiti dai corsi precedenti, si pone l’obiettivo principale di approfondire la conoscenza dei circuiti analogici basati su dispositivi non-lineari quali diodo, transistor bipolare a giunzione e transistor ad effetto di campo. Questo obiettivo si esplicita nel conoscere e comprendere le basi per l'analisi e la progettazione dei fondamentali blocchi circuitali analogici: amplificatori a singolo stadio, amplificatori retroazionati, amplificatori con operazionale, oscillatori.
CAPACITA' DI APPLICARE LE CONOSCENZE:
Le conoscenze acquisite verranno testate attraverso l’analisi di circuiti analogici, il progetto dei fondamentali blocchi circuitali analogici e attività di laboratorio.
COMPETENZE TRASVERSALI:
L’attività di gruppo in laboratorio permetterà di stimolare la capacita` di lavorare in gruppo, di applicare le conoscenze acquisite in un contesto reale ed integrare le conoscenze acquisite in altri corsi.

Programma
Contenuti (lezioni frontali, 64 ore) Nozioni Introduttive: Analisi di circuiti non-lineari: linearizzazione, analisi in DC, analisi in AC. Richiami di elettrotecnica. Amplificatore operazionale: L'Op-Amp. ideale, circuiti con operazionale, schema a blocchi dell'operazionale. Non-idealità dell'operazionale. Il diodo: caratteristiche, modelli per grandi segnali. Modello per piccoli segnali. Il diodo Zener. Circuiti con diodi: limitatori, rettificatori. BJT: Funzionamento qualitativo del BJT. Flussi dei portatori. Caratteristiche di trasferimento e d'uscita. Circuiti di polarizzazione. Amplificatori a singolo transistore con BJT: Emettitore comune ed emettitore comune con degenerazione di emettitore, base comune, collettore comune: studio in DC e AC. Considerazioni sul progetto di amplificatori a bassa frequenza. MOSFET: Funzionamento qualitativo del MOSFET: tensione di soglia, modulazione della lunghezza di canale ed effetto body. Caratteristiche di trasferimento e d'uscita. Circuiti di polarizzazione Amplificatori a singolo transistore con MOSFET: Source comune, gate comune, drain comune: studio in DC e AC. Comportamento in frequenza: Amplificatori a singolo transistore analizzati con il metodo delle costanti di tempo. Cascode. CC-CE. Amplificatori differenziali e multistadio: Analisi in DC. Analisi generale del differenziale: calcolo del guadagno differenziale, del guadagno di modo comune, CMRR. Amplificatore differenziale con carico attivo. Amplificatori a più stadi. Generatori di corrente a MOSFET e BJT: Specchi con resistenze, di Wilson, di Wilson modificato,, Cascode. La retroazione: Proprietà della retroazione negativa. Le quattro topologie fondamentali: serie-serie, parallelo-parallelo, serie-parallelo, parallelo-serie. Il problema della stabilità. Stadi d'uscita: Classe A, B, AB. Oscillatori: Oscillatori quasi sinusoidali: metodo del guadagno d'anello, metodo della funzione descrittiva, metodo dell'equzione caratteristica. Oscillatori al quarzo. Oscillatori di rilassamento. Esercitazioni in aula e laboratorio (10 ore) Esercizi in aula di preparazione alla prova scritta. Esercitazione di laboratorio su amplificatori con operazionale: inseguitore, amplificatore invertente, amplificatore non-invertente, integratore. Esercitazione di laboratorio su multivibratori astabili.

Modalità di svolgimento dell'esame
METODI DI VALUTAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
La valutazione del livello di apprendimento degli studenti si articola in due prove: - una prova scritta, consistente nella soluzione di un circuito, da completare in due ore; l'esercizio sarà diviso in più parti la cui soluzione può essere propedeutica per le successive; - una prova orale, consistente nella discussione di uno o più temi trattati nel corso; durante la prova orale potrà anche essere richiesta la soluzione di semplici esercizi. La prova scritta è propedeutica alla prova orale, per accedere alla quale lo studente deve superare la soglia di accesso. La prova orale deve essere sostenuta nello stesso appello della prova scritta. Nel caso di esito negativo per la prova orale, lo studente deve ripetere anche la prova scritta.

CRITERI DI VALUTAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
Per superare con esito positivo la valutazione dell'apprendimento lo studente dovrà dimostrare di saper analizzare, risolvere e comprendere l'utilità dei circuiti appartenenti alle classi studiate durante il corso (ad esempio: amplificatori a singolo transistor, amplificatori con operazionale, amplificatori a più stadi con retroazione, oscillatori). Dovrà dimostrare di aver compreso i metodi di analisi delle prestazioni dei circuiti (ad esempio: analisi in DC e AC, analisi nel dominio di Laplace o nel dominio delle frequenze reali, metodo delle costanti di tempo). Tutto questo non potrà essere raggiunto senza la conoscenza del funzionamento dei dispositivi presentati durante il corso stesso, nè dei principali prerequisiti all'insegnamento.

CRITERI DI MISURAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
Ad ognuna delle prove è assegnato un punteggio espresso in trentesimi. La capacità di analizzare e risolvere circuiti verrà valutata attraverso la prova scritta. La soglia di accesso alla prova orale è fissata a quindici trentesimi. La conoscenza e comprensione degli argomenti trattati nel corso verrà valutata attraverso la prova orale.

CRITERI DI ATTRIBUZIONE DEL VOTO FINALE
Perché l'esito complessivo della valutazione sia positivo, lo studente deve conseguire una valutazione non gravemente insufficiente della prova orale e almeno la sufficienza nella media delle due prove, scritta ed orale. Il voto finale è attribuito dalla media del voto della prova scritta e della prova orale. Il voto della prova scritta è dato dalla media pesata dei voti delle singole parti dell'esercizio proposto. La lode è riservata agli studenti che, avendo svolto tutte le prove in modo corretto e completo, abbiano dimostrato una particolare brillantezza nella esposizione orale e nella redazione degli elaborati scritti.

Testi consigliati
Simone Orcioni, “Elettronica Analogica. Dispense del corso.” Terza edizione, Pitagora Editrice, 2014. A. Sedra, K. Smith, “Microelectronic Circuits“, Oxford University Press.

Corsi di laurea

• Ingegneria Elettronica (Corso di Laurea Triennale (DM 270/04))