Il corso di circuiti elettronici introduce gli studenti ai concetti base di elettronica circuitale analogica che verranno poi utilizzati nei corsi successivi. L’insegnamento tratta i modelli circuitali dei dispositivi attivi, il loro utilizzo in circuiti elementari studiandone le proprietà. La composizione di più stadi fondamentali porta allo studio di circuiti amplificatori più complessi con retroazione, di cui vengono analizzate le proprietà e mostrati metodi di calcolo. Una frazione considerevole di tempo viene utilizzata per introdurre i fondamenti delle misure elettroniche, presentando sia aspetti sistematici, quali i problemi delle incertezze e dei campioni delle grandezze, sia aspetti pratici di utilizzo degli strumenti di laboratorio (*), in modo da poter effettuare sperimentazione di laboratorio sui circuiti studiati in questo corso.

Lo studente al termine dell’insegnamento avrà una conoscenza dei modelli dei dispositivi attivi, delle configurazioni elementari degli amplificatori, dei circuiti con retroazione e suo effetto sulle caratteristiche di guadagno e impedenza del circuito.
Dopo questo insegnamento lo studente saprà analizzare semplici circuiti amplificatori a transistori discreti, calcolandone sia il punto di funzionamento che le funzioni di trasferimento e le impedenze, utilizzando un ampio ventaglio di metodi di calcolo, sia basati su simulatori (Spice) sia su calcolo manuale. Lo studente saprà inoltre utilizzare i principali strumenti di misura presenti in un laboratorio (*) e valutare le incertezze delle misure ottenute dagli strumenti stessi.

Lo studente sarà in grado di:
- Calcolare le condizioni di polarizzazione di un amplificatore con transitori bipolari e mos
- Trovare il circuito equivalente degli elementi attivi
- Determinare il tipo di retroazione e valutarne gli effetti
- Calcolare funzioni di trasferimento e impedenze
- Valutare quali metodi di calcolo meglio si adattano al circuito analizzato.
- Conoscere i fondamenti delle misure e le regole di propagazione dell’incertezza secondo il modello deterministico.
- Essere in grado di prevedere l’incertezza di una misurazione indiretta secondo il modello determinisctico
- Conoscere l’uso della strumentazione di laboratorio di base.
- Essere in grado di utilizzare la strumentazione di base (*)

Matematica: Uso di una calcolatrice scientifica. Derivate, integrali, serie di Taylor e Fourier. Numeri complessi. Soluzione di sistemi di equazioni lineari e non.
Elettrotecnica: metodi di soluzioni delle reti lineari (tempo e frequenza), diagrammi di Bode, calcolo simbolico.
Dispositivi: Equazioni descrittive dei componenti elettronici. Fisica I e II, analisi dimensionale.

Modello matematico e circuitale di diodi, BJT e MOS in ampio e in piccolo segnale. Vari livelli di modello a seconda della precisione richiesta. Polarizzazione: Circuiti di base per la polarizzazione per bjt e mos. Calcolo delle prestazioni mediante le sensitivity (1.4 crediti).
Amplificatori a BJT e MOS. Retta di carico, scelta del punto di lavoro. Classi di amplificazione e rendimento. Amplificatori di piccolo segnale: configurazioni a base, Guadagni di tensione, corrente, impedenze di ingresso e uscita (1.2 crediti).
Amplificatori a più stadi. Impedenze e funzioni di trasferimento in circuiti con elementi reattivi. Risposta in frequenza (0.8 crediti).
Retroazione: classificazione ed effetti. Calcolo del guadagno e delle impedenze ad anello chiuso. Teoremi di Rosenstark e Blackman
Prestazioni in alta frequenza dei dispositivi attivi: modelli e prestazioni. Frequenza di taglio superiore (1 credito).
Metodi di calcolo di funzioni di trasferimento e impedenze (Miller, Driving Point Impedance, Thevenin Generalizzato(*), teorema dell'elemento aggiunto(*), costanti di tempo generalizzate, General Feedback Theorem(*)) (1.6 crediti).

Incertezze di misura e loro propagazione (metodo deterministico) (0.2 crediti).
Oscilloscopio analogico: CRT, sincronizzazione e trigger. Circuito equivalente ingresso di un oscilloscopio, banda e sonde. Doppia base tempi (*) e banda del CRT (*) (1.4 crediti).
Voltmetri per DC elettromeccanici ed elettronici. Reiezioni ai disturbi e incertezze. Circuito equivalente ed errore di consumo (0.6 crediti).
Misura di resistenze con metodo voltamperometrico. Valutazione di incertezza in semplici circuiti (0.6 crediti)

Laboratorio (*): Esercitazioni per l’uso di strumentazione di base e calcolo delle incertezze in tipiche misure di laboratorio (0.6 crediti). Montaggio e misura di semplici circuiti a transistori (0.6 crediti).
Simulazione: uso del simulatore circuitale LTSpice

A.Carullo, U. Pisani, A. Vallan: Fondamenti di misure e strumentazione elettronica, Ed. CLUT Torino,(2006)
C. Beccari: Circuiti Elettronici, CLUT
Sedra , Smith : Microelectronic Circuits, 6th Ed. Oxford University Press,
Oppure in italiano: Sedra-Smith: Circuiti per la Microelettronica, 4 ed. EdiSES
Appunti dal corso, ed esempi di esercizi svolti, a disposizione sul portale della didattica

L’esame finale consiste di una parte scritta (4 ore, circuiti e misure) e una parte pratica+orale (30’+30’).
La prova scritta comprendente una prima parte (1 ora e 45 minuti) con domande brevi di teoria a libri chiusi, su argomenti di misure. Sempre nella prima parte sarà richiesta la soluzione di un problema di misure e la dimostrazione di una delle relazioni teoriche viste durante il corso, sempre di argomenti di misure. La seconda parte (2 ore e 15 minuti), a libri aperti, riguarda la soluzione numerica di problemi di circuiti. L'ammissione all'orale si ha quando nessuna delle due parti è gravemente insufficiente. L'esame orale prevede una prova pratica di 30 minuti (risposta scritta a domande di teoria oppure simulazione LTSpice oppure misura di un circuito (*) ) e un colloquio di 30 minuti su argomenti di Circuiti Elettronici. Il voto finale è unico.

(*) Agli studenti di ingegneria fisica non è richiesta la partecipazione al laboratorio e non saranno richiesti all’esame gli argomenti indicati da un asterisco