Corso di ELETTRONICA

Corso di ELETTRONICA

per allievi Elettrici - A.A. 2001-2002

docente: Paolo Mattavelli

Testo consigliato:

Jacob Millman, Arvin Grabel, Microelettronica, Mc Graw Hill (ISBN 88-386-0678-1)

Testo per consultazione:

Richard C. Jaeger, Microelettronica, Mc Graw Hill (ISBN 88-386-0758-3)
"Circuiti per la Microelettronica", Sedra/Smith, Edizioni Ingegneria 2000

Orario di ricevimento:

Lunedì: 14.30-15.30, stanza 121 presso edificio ex-agraria nuova
Per appuntamento (tel: 049-8277756, email: mattavelli@die.unipd.it )

Indirizzi

Argomenti svolti a lezione

1^a lezione (04/03/2001):

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. Cenni sulle rappresentazioni di un quadripolo lineare: a parametri g, h, y, z. 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 tensione e di corrente ideali. Amplificatori di transresistenza e transconduttanza.

Capitolo 12

Paragrafo: 12.1

(Esercizio #1)

2^a lezione (05/03/2001):

Introduzione agli amplificatori operazionali. Caratteristiche degli amplificatori operazionali ideali. Amplificatore invertente: calcolo del guadagno e delle resistenze di ingresso e di uscita. Analisi del guadagno di un amplificatore in configurazione invertente nell'ipotesi di guadagno finito dell'amplificatore operazionale. Amplificatore non invertente: calcolo del guadagno e delle resistenze di ingresso e di uscita. Analisi del guadagno di un amplificatore in configurazione non invertente nell'ipotesi di guadagno finito dell'amplificatore operazionale. Circuito sommatore.

Capitolo 10

Paragrafi: 10.21,10.22

1^a Esercitazione (06/03/2001):

Richiami dei teoremi di Thevenin e Norton. Calcolo del guadagno di un amplificatore a collettore comune mediante teorema di Thevenin. Calcolo della resistenza di ingresso di un E.C. con resistenza in retroazione tra base e collettore. Calcolo della resistenza di uscita di un amplificatore E.C. con modello a parametri ibridi completo. Esempio di rappresentazione di doppi bipoli lineari con parametri [g]. (Principio di Sovrapposizione degli Effetti)

3^a lezione (11/03/2001):

Applicazioni dell’amplificatore operazionale: integratore, passabasso, derivatore. Amplificatore differenziale con amplificatore operazionale ideale. Amplificatore da strumentazione. Generalizzazione dell’amplificatore differenziale a più ingressi e alcuni esempi applicativi. Convertitori tensione/corrente e corrente/tensione (non fatto, lasciato da studiare sul libro).

Capitolo 10

Paragrafi: 10.22

(Esercizio #2)

4^a lezione (12/03/2001):

Amplificatore operazione non ideale. Effetto della risposta in frequenza del guadagno ad anello aperto per la configurazione non invertente. Definizione di segnale di modo differenziale e di modo comune. Definizione di Rapporto di Reiezione di Modo Comune (CMRR).Resistenze di ingresso di modo differenziale e 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, definizione di Slew-rate e di massima frequenza a piena potenza. Utilizzo dell'amplificatore operazionale in retroazione positiva.

Capitolo 14

Paragrafi: 14.6

(Esercizio #3), (Esercizio #4), (Esercizio #5)

2^a Esercitazione (13/03/2001):

Regole per il tracciamento del diagramma di Bode ed esempi con alcune funzioni di trasferimento. Esempio con un doppio bipolo.

5^a lezione (18/03/2001):

Modello a bande di energia del silicio: banda di valenza e di conduzione. Differenze tra isolanti, semiconduttori e conduttori. Modello del legame covalente. Semiconduttori intrinseci: calcolo della conducibilità (mediante il calcolo della corrente di deriva). Drogaggio dei semiconduttori di tipo n e di tipo p.

Capitolo 1

Paragrafi: 1.1-1.5

(Esercizio #6)

6^a lezione (19/03/2001):

· Lezione saltata per inaugurazione anno accademico.

3^a Esercitazione (20/03/2001):

Esercitazioni con amplificatori operazionali. Determinazione della funzione di trasferimento e tracciamento del diagramma di Bode.

7^a lezione (25/03/2001):

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, del potenziale di contatto e della larghezza della zona di svuotamento. Polarizzazione inversa: calcolo della capacità di transizione.

CapCapitolo 1o 2	Paragrafi: 1.5-1.7afo:
CapCapitolo 2o 2	Paragrafi: 2.1-2.2 e prima parte del 2.13afo:

8^a lezione (26/03/2002):

· Giunzione p-n polarizzata direttamente: calcolo della corrente nel diodo. Caratteristica corrente-tensione del diodo. Calcolo della carica immagazzinata e della capacità di diffusione. Coefficiente di temperatura della tensione del diodo. Funzionamento in breakdown. Modelli lineari a tratti per grandi segnali: ideale, a caduta di tensione costante e a resistenza-batteria. Metodo di risoluzione per circuiti contenenti diodi. Modello del diodo ai piccoli segnali: resistenza differenziale.

CapCapitolo 2o 2

Paragrafi: 2.3-2.7, 2.9 afo:

4^a Esercitazione (27/03/2002):

Trigger di Smith in configurazione invertente e non invertente. Esempio di multivibratore astabile.

9^a lezione (08/04/2002):

· 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.

Capitolo 2

Capitolo 17

Paragrafi: 2.8

Paragrafi: 17.1-17.4

(Esercizio #7)

10^a lezione (09/04/2002):

· Regolatori di tensione. Cenni al diodo Schottky e al contatto ohmico . Il diodo in commutazione: tempo di immagazzinamento (storage time) e tempo di recupero inverso (reverse recovery time). Generalità sul diodo Schottky. Cenni ai fotorivelatori, celle solari e diodi emettitori di luce (LED)..

5^a Esercitazione (10/04/2002):

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 con diodo risolto con i diversi modelli dello stesso.

11^a lezione (15/04/2002):

· Introduzione al transistor bipolare a giunzione (BJT). Principi di funzionamento. Modello di Ebers-Moll del transistor bipolare. Definizione dei possibili modi di funzionamento del BJT e espressioni approssimate relative. Modelli in continua. Caratteristiche di uscita a base comune ed ad emettitore comune. Effetto Early.

Capitolo 3

Paragrafi: 3.1-3.5

12^a lezione (16/04/2002):

· Polarizzazione di BJT. Retta di carico statica e dinamica. Polarizzazione con quattro resistenze: effetto stabilizzante della resistenza di emettitore. Circuito di polarizzazione con resistenza tra base e collettore. Modello ai piccoli segnali del BJT.

Capitolo 3	Paragrafi: 3.6-3.11
Capitolo 10	Paragrafi: 10.1-10.2 10.6.

6^a Esercitazione (17/04/2002):

Circuiti tosatori (clipping) e di aggancio (clamping). Modello lineare a tratti per grandi segnali del diodo zener. Esercizio con diodo zener (derivazione transcaratteristica). Esercizio con due diodi (derivazione transcaratteristica).

13^a lezione (22/04/2002):

· Introduzione all'analisi ai piccoli segnali di amplificatori monostadio a BJT. Condensatori di bypass e di blocco. Amplificatore ad emettitore comune: calcolo del guadagno e delle resistenze di ingresso e di uscita. Limiti di guadagno e fattore di amplificazione. Amplificatore ad emettitore comune con resistenza di emettitore: calcolo del guadagno di tensione e di corrente e delle resistenze di ingresso e di uscita. Effetto della resistenza di emettitore.

Capitolo 10

Paragrafi: 10.9,10.10, 10.14

14^a lezione (23/04/2002):

· Analisi dell'amplificatore a collettore comune. Concetto di adattatore di impedenza. Analisi dell’amplificatore a base comune. Confronti tra le diverse configurazioni di amplificatori monostadio a BJT. Commutazione del BJT.

CCapitolo 10o 4

Paragrafi: 10.11, 10.12, 10.13rafi: 1-4

7^a Esercitazione (24/04/2002):

Esempio di dimensionamento di un ponte a diodi con filtro capacitivo. Esercizi con diodi e operazionali. zener (circuiti di clamp).

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

15^a lezione (29/04/2002):

· Analisi del MOSFET in zona di saturazione: modulazione di lunghezza di canale. Transcaratteristica. Riepilogo equazioni e zone di funzionamento dei MOSFET a canale N e a canale P. Principio di funzionamento del JFET (Junction Field Effect Transistor): equazioni fondamentali nelle diverse zone di funzionamento. (Esempi: BF245, BSD22, BSS83)

Capitolo 4

Paragrafi: 4.1,4.2,4.6-4.9

16^a lezione (30/04/2002):

· Schema di polarizzazione a quattro resistenze per Mosfet. Circuito di autopolarizzazione per JFET. Concetti base degli amplificatori: grandezze continue e alternate. Condensatori di accoppiamento e di bypass. Circuiti semplificati in continua ed in alternata. Modello a parametri ibridi del Mosfet: derivazione ed esempio relativo al significato di "piccolo segnale".

Capitolo 4

Paragrafi: 4.10.4,11,4,15

Esercitazione (01/05/2002): festa

17^a lezione (06/05/2002):

· Analisi del JFET: caratteristiche di uscita e transcaratteristica. Equazioni descrittive in zona lineare e di saturazione. Modello ai piccoli segnali del JFET. Amplificatori monostadio a Mosfet.

Capitoli 4,10

Paragrafi: 4.12-4.14, 10.15

18^a lezione (07/05/2002):

· Amplificatore differenziale. Transcaratteristica ai grandi segnali. Calcolo del guadagno di modo differenziale, calcolo del guadagno di modo comune. Calcolo del CMRR.

Capitolo 10

Paragrafi: 10.18-10.20

8^a Esercitazione (08/05/2002):

· Esercizi sulla polarizzazione di amplificatori con transistor bipolari.

(Esercizio #13)

19^a lezione (13/05/2002):

· Amplificatori multistadio: metodi per il calcolo del guadagno di tensione complessivo. Analisi della configurazione Cascode: calcolo del guadagno di tensione. Configurazione Darlington. Interpretazione dello stadio differenziale come amplificatore multistadio.

Capitolo 10

Paragrafi: 10.17

20^a lezione (14/05/2002):

· Suddivisione della risposta in frequenza di un amplificatore in Bassa Frequenza, Centro Banda e Alta Frequenza. Analisi della risposta in bassa frequenza: effetto del condensatore di accoppiamento e di bypass. Metodo generale approssimato delle costanti di tempo di corto circuito nell'ipotesi di polo dominante. Risposta al gradino e all'onda quadra.

Capitolo 11

Paragrafi: 11.1-11.2

9^a Esercitazione (15/05/2002):

· Esercizi su amplificatori monostadio a bipolari.

(Esercizio #14)

21^a lezione (20/05/2002):

· Analisi in alta frequenza e in bassa frequenza: metodo delle costanti di tempo. Analisi dell'emettitore comune in bassa frequenza.Analisi in alta frequenza dei modelli ai piccoli segnali di transistor bipolari ed ad effetto campo.

Capitolo 11

Paragrafi: 11.3-11.4, 11.13, 11.9

22^a lezione (21/05/2002):

- Stima della frequenza di taglio superiore negli stadi amplificatori a emettitore comune. Teorema di Miller. Comportamento in alta frequenza dell'amplificatore cascode. Analisi in frequenza di amplificatori operazionali: compensazione a polo dominante e compensazione polo-zero.

Capitolo 11

Paragrafi: 11.5-11.12

10^a Esercitazione (22/05/2002):

· Esercizio completo triplo stadio: calcolo del punto di lavoro e del guadagno ai piccoli segnali. Esercizio su amplificatore differenziale.

23^a lezione (27/05/2002):

- Amplificatori di potenza. Analisi degli amplificatori in classe A ed in classe B: stadio push-pull complementare (ad inseguitore). Calcolo del rendimento e della massima dissipazione dei transistor. Analisi della classe AB. Schemi per la classe AB. Analisi termica in condizioni stazionarie: dimensionamento del dissipatore.

Capitolo 17

Paragrafi: 17.10-17.13

24^a lezione (28/05/2002):

· Alimentatori Stabilizzati lineari. Principi di funzionamento. Cenni agli alimentatori a commutazione. Principi di elettronica digitale. Transcaratteristica di un invertitore di tensione: margini di rumore. Esempi di logiche AND, OR a diodi.

Capitolo 17

Paragrafi: 17.14-17.16,17.5-17.6

11^a Esercitazione (24/05/2002):

· Esempio di calcolo delle frequenze di taglio inferiore e superiore di un amplificatore doppio stadio (CE-CS). Esercizio: risposta in alta frequenza del Cascode. Esercizio su frequenza di taglio inferiore.

25^a lezione (03/06/2002):

· Invertitori in tecnologia NMOS con carico attivo in saturazione ed in zona lineare. Invertitori in tecnologia NMOS con carico a svuotamento. Invertitori CMOS. Circuiti Combinatori (Codificatori, decodificatori, etc..). Memorie ROM, PROM, EPROM, EEPROM.

Capitolo 6

Paragrafi: 6.1-6.11

26^a Lezione (04/06/2002):

· Circuiti Sequenziali. Analisi del flip-flop S-R. Flip-flop J-K master-slave. Flip-flop di tipo D e T. Contatori. Memorie RAM.

Capitolo 6	Paragrafi: 6.12-6.15
Capitolo 7	Paragrafi: 7.1-7.15

12^a Esercitazione (24/05/2002):

- Svolgimento di una precedente prova scritta di Elettronica.

Recupero lezione (06/05/2002):

- Cenni di processi tecnologici per la realizzazione di circuiti integrati: produzione del wafer di silicio, ossidazione, litografia, impiantazione e diffusione di drogante. (FACOLTATIVO)

Capitolo 5

Tutto

Indirizzi

Posta elettronica	mattavelli@die.unipd.it
Telefono ufficio	+39-049-8277756
Fax ufficio	+39-049-8277699

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