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 parte del corso è dedicata all’introduzione alla strumentazione elettronica di base necessarie ad affrontare la sperimentazione in 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 (LTSpice) sia su calcolo manuale. Lo studente saprà inoltre utilizzare alcuni strumenti di misura, presenti in laboratorio, necessari alla verifica del corretto funzionamento dei circuiti elettronici studiati durante il corso. 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. Numeri complessi. Soluzione di sistemi di equazioni lineari e non, serie di Fourier, trasformata di Laplace. 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, teorema dell'elemento aggiunto, costanti di tempo generalizzate, General Feedback Theorem) (1.6 crediti). Incertezze di misura e loro propagazione (metodo deterministico) (0.4 crediti). Oscilloscopio digitale a campionamento: schema a blocchi, controlli e comandi; banda passante, trigger, circuito di ingresso, utilizzo della sonda compensata, esempio di specifiche di oscilloscopi commerciali (0.45 crediti). Cenni all’utilizzo di alimentatori, multimetri digitali e generatori di segnale (0.2 crfediti). Problemi di connessione ed effetto di carico nell’uso della strumentazione (0.15 crediti).

Laboratorio: Esercitazioni sull’uso di strumentazione di base, oscillosopio e multimetro. Misura di funzioni di trasferimento con generatore di segnali e oscilloscopio (0.9 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, 7th ed. Oxford University Press Appunti dal corso, ed esempi di esercizi svolti, a disposizione sul portale della didattica

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa;

Exam: Written test; Optional oral exam;

... L’esame finale è scritto ed è suddiviso in due parti. La prima parte (45 minuti, a libri chiusi) è a quiz e riguarda gli argomenti di misure. La seconda parte (2 ore e 15 minuti), a libri aperti, riguarda la soluzione numerica di problemi di circuiti in cui si chiede di calcolare funzioni di trasferimento, impedenze, punti di funzionamento. La prima parte dà un contributo fino a 7 punti, la seconda fino a 23 punti. Il voto finale è dato dalla somma dei due punteggi. Gli studenti che conseguono un voto complessivo maggiore o uguale a 25, possono facoltativamente sostenere una prova pratica e orale, che può alzare (o abbassare) il voto dello scritto.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.