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 e 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 sia aspetti pratici di utilizzo degli strumenti di laboratorio, in modo da poter effettuare sperimentazione di laboratorio sui circuiti studiati nel 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 del 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, alcuni sensori per grandezze fisiche, e valutare le incertezze delle misure ottenute dagli strumenti stessi. Nel dettaglio, lo studente sarà in grado di: - Calcolare le condizioni di polarizzazione di un amplificatore con transistori 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 - Leggere ed interpretare datasheet di componenti elettronici analogici - Utilizzare software SPICE per la simulazione di circuiti elettronici analogici - Conoscere i fondamenti delle misure e le regole di propagazione dell’incertezza secondo il modello deterministico. - Prevedere l’incertezza di una misurazione indiretta secondo il modello deterministico - Conoscere l’uso della strumentazione di laboratorio di base - Utilizzare la strumentazione di base - Comprendere le specifiche di sensori ed essere in grado di utilizzarli con la strumentazione vista a lezione

Matematica: Derivate, integrali, serie di Taylor e Fourier. 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.

• Modello matematico e circuitale di diodi, BJT e MOS in ampio e in piccolo segnale (15%) o Vari livelli di modello a seconda della precisione richiesta o Polarizzazione: Circuiti di base per la polarizzazione per BJT e MOS • Amplificatori a BJT e MOS (10%) o Retta di carico, scelta del punto di lavoro o Classi di amplificazione e rendimento o Amplificatori di piccolo segnale: configurazioni a base, guadagni di tensione, corrente, impedenze di ingresso e uscita • Amplificatori a più stadi (10%) o Impedenze e funzioni di trasferimento in circuiti con elementi reattivi o Risposta in frequenza • Retroazione (10%) o Classificazione ed effetti o Calcolo del guadagno e delle impedenze ad anello chiuso o Teoremi di Rosenstark e Blackman • Prestazioni in alta frequenza dei dispositivi attivi (5%) o Modelli e prestazioni o Frequenza di taglio superiore • Metodi di calcolo di funzioni di trasferimento e impedenze (Miller, Driving Point Impedance, costanti di tempo generalizzate) (10%) • Fondamenti di misura (10%) o Motivazioni. Definizione di misura. I metodi di misura. Incertezza e errore. Misurazioni dirette ed indirette. Incertezza di misura con il modello deterministico. Incertezza strumentale (indice di classe e formula bionomia), di lettura, intrinseca. Propagazione di incertezza nelle misure indirette • Strumentazione e metodi (20%) o Strumentazione elettromeccanica: voltmetri e amperometri. Struttura, uso, incertezze ed effetti sistematici, progetto sulla base di specifiche o Multimetri numerici. Breve cenno sulla struttura. Funzioni: tensione continua, corrente continua, resistenza a due e quattro terminali. Uso, comandi, caratteristiche e analisi incertezze o Oscilloscopio digitale: breve cenno sulla struttura e sul principio di funzionamento, uso, comandi, analisi delle specifiche, teoria e uso delle sonde compensate o Cenni sulla misurazione di segnali alternati con multimetri e oscilloscopi, misurazione di valore medio e valore efficace con oscilloscopi. • Sensori (10%) o Caratteristiche sensori. Sensori resistivi di temperatura Pt100 e NTC, sensori di temperatura elettronici a giunzione, sensori di spostamento a potenziometro, induttivi e capacitivi, estensimetri. Esempi di circuiti di condizionamento. Calcolo di incertezza di un sistema mi misura basato su multimetro e sensore con circuito di condizionamento.

Oltre alle lezioni ed esercitazioni in aula, sono previste esercitazioni di laboratorio e di introduzione alla simulazione di circuiti elettronici: • Laboratorio: esercitazioni per l’uso di strumentazione di base e calcolo delle incertezze in tipiche misure di laboratorio. Montaggio e misura di semplici circuiti a transistori o uso di voltmetri e amperometri numerici (rilievo della caratteristica di un dispositivo elettronico) o Rilievo della risposta in frequenza di un amplificatore tramite oscilloscopio digitale o Uso di sensori • Simulazione: uso del simulatore circuitale LTSpice

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

Modalità di esame: Elaborato scritto prodotto in gruppo; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

L’esame è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel Programma e la capacità di applicare la teoria ed i suoi metodi alla soluzione di esercizi e allo studio di circuiti. L'esame in remoto per ogni iscritto sarà costituito da una serie di domande a risposta aperta o chiusa (risposte multiple), una prima parte (che contribuisce per 3/8 al calcolo del voto finale, della durata di 40 minuti) sulla parte relativa a misure e una seconda parte (che contribuisce per 5/8, durata 55 minuti) sulla parte relativa a elettronica, tramite la piattaforma di ateneo "Exam". Il tempo complessivo per completare entrambe le parti sarà di 95 minuti. Durante la prova non è possibile consultare materiale didattico. La valutazione finale è data dalla valutazione della prova scritta, a cui vene aggiunto un punteggio fino ad un massimo di 2 punti per le relazioni relative ai laboratori, da preparare durante il corso.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa; Elaborato scritto prodotto in gruppo;

L’esame è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel Programma e la capacità di applicare la teoria ed i suoi metodi alla soluzione di esercizi e allo studio di circuiti. Per ogni iscritto l’esame è costituito da una parte scritta e da una successiva parte orale obbligatoria. Le valutazioni degli scritti e degli orali sono espresse in trentesimi. Il voto finale viene determinato tenendo conto sia della prova scritta che della prova orale. La prova scritta, della durata di 2 ore, è articolata in due parti, una relativa a misure (teoria ed esercizi) e una relativa alla teoria dei circuiti (teoria e soluzione di problemi circuitali). Durante la prova non è possibile consultare materiale didattico. La prova è superata se entrambe le parti sono sufficienti. Il voto dello scritto è dato per 3/8 dal voto della parte relativa a misure e per 5/8 dal voto della parte relativa a elettronica. La prova orale è facoltativa e riservata agli studenti che hanno superato lo scritto, prevede domande teoriche e pratiche sugli argomenti di circuiti elettronici presentati in aula, sulle esercitazioni di laboratorio e sulla simulazione di circuiti. La parte orale dell’esame va sostenuta nell’appello in cui si è superato lo scritto. La valutazione finale è data dalla valutazione della prova scritta, a cui vene aggiunto un punteggio positivo o negativo fino ad un massimo di 2 punti per la prova orale, ed un massimo di 2 punti per le sei relazioni relative ai laboratori, da preparare durante il corso in gruppi di massimo 4 persone.