Questo insegnamento introduce gli aspetti caratteristici generali di un sistema elettronico. Sono illustrati i principali metodi di analisi, le scelte realizzative e le tecnologie di fabbricazione. L’insegnamento affronta in particolare lo studio di alcuni moduli elettronici fondamentali dell’Elettronica Analogica partendo dall’analisi dei principali dispositivi elettronici: amplificatori realizzati con amplificatori operazionali e stadi di interfacciamento. A supporto delle attività di laboratorio, il corso fornisce anche gli elementi di base per un utilizzo corretto della strumentazione fondamentale in un laboratorio di elettronica e misure. L'insegnamento comprende, infine, anche nozioni di Misure Elettroniche, con riferimento ai metodi di misura e alla strumentazione.

L’insegnamento fornisce conoscenze di base che permetteranno allo studente di comprendere il funzionamento dei sistemi elettronici, identificarne le parti principali e valutarne le caratteristiche fondamentali. Vengono acquisite conoscenza dei modelli dei dispositivi e delle principali tecniche di analisi e la capacità di utilizzarli con riferimento a semplici circuiti analogici. I contenuti dell’insegnamento fanno riferimento a tre specifici domini: 1) Struttura di un sistema elettronico complesso, sue caratteristiche, interfacce e tecniche di realizzazione. 2) Tecnologie elettroniche, comportamento e modelli dei principali dispositivi a semiconduttore, in relazione al loro utilizzo in un sistema elettronico complesso. 3) Circuiti elettronici di base analogici. L’allievo acquisisce la capacità di confrontarsi con le problematiche della sperimentazione su semplici circuiti, relativamente all’uso dei principali strumenti presenti nel laboratorio elettronico.

Sono necessarie conoscenze di base di matematica (calcolo differenziale e integrale, serie di Fourier), fisica (elettrostatica, corrente continua, fenomeni ondulatori), elettrotecnica (leggi fondamentali, modelli e metodi di analisi, diagrammi di Bode).

Formazione sperimentale (20h) - Misura e misurazione; incertezze e correzioni; incertezze strumentali e di lettura. - Uso dei principali strumenti di laboratorio: oscilloscopio, multimetro numerico, generatore di forme d’onda. Misure elettroniche (20 h) Misurazioni dirette ed indirette. Stima dell'incertezza di misura secondo il modello deterministico. Cenni al modello probabilistico. Metodi di confronto e di zero, metodo volt-amperometrico, metodi di ponte. Richiami sul processo di conversione Analogico/Digitale (AD) e sui convertitori AD maggiormente impiegati negli strumenti di misura. Strumentazione: multimetri numerici, voltmetri in alternata, oscilloscopio a memoria digitale: architettura di base, modalità di funzionamento, potenzialità e limiti. Strumenti per la misurazione di frequenza e intervalli di tempo. Introduzione ai sistemi elettronici (4.5h) - Segnali, sistemi e informazione. Proprietà del segnale nel dominio del tempo e della frequenza, segnale analogico e digitale. Sistemi elettronici, schemi a blocchi. Dallo schema a blocchi al circuito. - Ripasso e complementi di teoria dei circuiti (doppi bipoli). Introduzione ai dispositivi elettronici (15h) - Proprietà dei semiconduttori (cenni) - Diodi: modelli di piccolo e di ampio segnale. Circuiti con diodi. Esercizi e Laboratorio. - Transistori MOS: caratteristiche statiche e regioni di funzionamento. Cenni sul transistore bipolare. - Transistori MOS in applicazioni analogiche: polarizzazione e piccolo segnale. Amplificatori (15h) - Amplificatori di tensione, corrente, transconduttanza, transresistenza. - Amplificazione di tensione, di corrente, di potenza. Resistenza d’ingresso, resistenza d’uscita. Effetto di carico sull’ingresso e sull’uscita. Stadi in cascata. Esercitazione di laboratorio. - Stadi amplificatori basati su transistori MOS. Esercizi di analisi. - Limitazioni pratiche degli amplificatori: limitazioni statiche e dinamiche. Amplificatori Operazionali (18h) - Amplificatore operazionale. Retroazione negativa. Analisi di circuiti con operazionali ideali. - Amplificatori con operazionali ideale: amplificatore di tensione, corrente, transconduttanza e transresistenza. - Altri circuiti analogici basati su operazionali: inseguitore di tensione, amplificatore invertente, amplificatore esponenziale, amplificatore logaritmico, integratore, derivatore, sommatore generalizzato, amplificatore differenziale, filtri attivi (cenni). Esercizi di analisi. - Non-idealità degli operazionali reali: limitazioni statiche e dinamiche. Analisi di circuiti con operazionali in presenza di non-idealità (esercizi e laboratorio). Comparatori di soglia (6h) - Caratteristica statica. Isteresi. Non-idealità (cenni) - Generatore di onda quadra e triangolare Tecnologia CMOS (1.5 ore) - Tecnologia CMOS: wafer, tecnologia planare: principali passi tecnologici. Scalamento e legge di Moore.

L'insegnamento e’ strutturato in lezioni ed esercitazioni in aula (51 ore per la parte di elettronica e 31 ore per la parte di misure) e in esercitazioni di laboratorio (3 esercitazioni di elettronica, 3 di misure) di 3 ore ciascuna. Obiettivo dei laboratori (in totale 18h) è acquisire familiarità con la strumentazione e verificare quanto presentato a lezione, mettendo in evidenza i limiti dei modelli. L’organizzazione sarà tale da favorire il lavoro di gruppo e richiederà la stesura di relazioni. E’ previsto l’uso di circuiti premontati. La frequenza non è obbligatoria, ma se accompagnata dalla stesura di relazioni, dà diritto a un punteggio aggiuntivo che concorre alla valutazione finale (vedi regole di esame) Le esercitazioni in aula seguiranno gli argomenti delle lezioni e verteranno sull'analisi di dispositivi elettronici (diodi, transistori) in semplici circuiti analogici e sull'analisi di circuiti basati su amplificatori operazionali, sia in condizioni ideali, sia considerando l'effetto delle principali non-idealità. Le lezioni e le esercitazioni numeriche saranno fruibili in remoto nell'ambito della piattaforma "Virtual Classroom". Parte delle attività potranno essere fruibili anche in presenza. I laboratori saranno fruibili in presenza a rotazione per quanto possibile. Verrà comunque garantita la possibilità di partecipare alle esercitazioni di laboratorio in remoto, collegandosi attraverso Virtual Classroom.

• Carullo, U.Pisani, A. Vallan, Fondamenti di misure e strumentazione elettronica , CLUT 2006 (ISBN: 978-88-7992-209-2) • A. S. Sedra, K. C. Smith, Circuiti per la Microelettronica (4° Ed.), Edises 2013 (ISBN: 978-8879597340) • A. S. Sedra, K. C. Smith, Microelectronic Circuits. (7th Ed.), Oxford University Press, 2015 (ISBN: 978-0199339143) Testi di complemento • F. Bonani, S. Donati Guerrieri, G. Masera, G. Piccinini, Dispositivi e tecnologie elettroniche, CLUT 2007 (ISBN: 978-88-7992-252-4) • M. Zamboni, M.G. Graziano, Introduzione all’analisi dei Sistemi Elettronici, CLUT 2006 (ISBN: 88-7992-222-X)

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

Exam: Written test; Optional oral exam;

... L’esame finale è costituito da una prova scritta comprendente 8-12 domande a risposta multipla (peso 10 punti) e 3-4 esercizi numerici (peso 20 punti) che verteranno su entrambe le parti del corso (Elettronica e Misure) in proporzione al numero di crediti. Il tempo a disposizione per la prova scritta è di 2 ore. Durante la prova scritta, non è consentito utilizzare libri, appunti o altro materiale didattico. L’esame potrà essere integrato, a discrezione del docente o su richiesta degli studenti che abbiano conseguito almeno 24/30 nella prova scritta, da un orale di circa 15' su tutti gli argomenti trattati a lezione e nei laboratori. Il punteggio finale sarà dato dalla votazione dello scritto cui sarà aggiunta la valutazione dell'orale tra -10 e +10 punti (nel caso sia stato effettuato l'orale) e la valutazione delle relazioni di laboratorio (se consegnate) tra 0 e +3 punti. Se il punteggio totale supererà i 32 punti, il voto dell’esame sarà 30 e lode.

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.

Modalità di esame: Prova orale facoltativa; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

L’esame in remoto comprenderà una prova scritta di due ore effettive, erogata attraverso la piattaforma "Exam" con l'utilizzo del software "Respondus + Lockdown browser." Per tutta la durata della prova lo studente dovrà essere solo e ben visibile nell’inquadratura della webcam. Pena l’annullamento dell'esame, non sarà consentito comunicare in qualsiasi modo con altri, utilizzare materiale didattico (libri, appunti, dispense, slide, ecc..) o utilizzare apparecchiature elettroniche (telefoni cellulari, tablet, laptop…) diverse dal PC su cui si sta svolgendo la prova. Gli studenti potranno utilizzare: fogli di carta bianchi, penna e calcolatrice non programmabile, che dovranno essere inquadrati prima dell'inizio della prova. Gli studenti potranno iniziare la prova entro 20 min. dall'ora dell'appello e dovranno rimanere collegati al sistema fino all'80% del tempo a disposizione, rispettando le regole al paragrafo precedente. La prova scritta online sarà volta a verificare il conseguimento dei risultati di apprendimento attesi e sarà strutturata come lo scritto tradizionale, di cui numerosi esempi sono disponibili online nel materiale del corso, e comprenderà 10 domande di teoria a risposta multipla (peso 10 punti) e 3 esercizi numerici (peso 20 punti) che verteranno su entrambe le parti del corso (Elettronica e Misure). Sarà possibile passare liberamente da una domanda all’altra nel corso della prova. Nelle domande di teoria, per ogni risposta errata, sarà attribuita una penalità pari a -50% del punteggio della risposta corretta. Per gli esercizi numerici sarà richiesto sia indicare i risultati (numeri, formule, grafici...) per ciascun sottopunto scegliendo tra diverse opzioni proposte, sia di caricare una fotografia dello svolgimento cartaceo che motiva le risposte date. Gli esercizi saranno valutati manualmente considerando sia le risposte scelte, sia lo svolgimento cartaceo: la scelta di una risposta esatta non pienamente motivata non consentirà di conseguire il punteggio pieno; la mancata risposta o la scelta di una risposta errata negli esercizi non comporterà penalità e permetterà di conseguire parte del punteggio se lo svolgimento non è completamente errato. Le foto di tutte le pagine dello svolgimento dovranno essere caricate durante la prova con la webcam. Al termine della prova, sarà richiesto di caricare foto a più alta risoluzione delle stesse pagine dello svolgimento nella sezione "Elaborati" del portale della didattica entro 30 min dal termine della prova. L’esame potrà essere integrato da un orale in remoto sulla piattaforma Virtual Classroom, della durata di circa 15', su richiesta degli studenti che abbiano conseguito almeno 24/30 nella prova scritta o a discrezione del docente. In particolare, si potrà procedere ad un esame orale integrativo o sostitutivo in caso di problemi tecnici individuali durante lo scritto, previa autocertificazione degli stessi da parte dello studente. Il punteggio finale sarà dato dalla votazione dello scritto cui sarà aggiunta la valutazione dell'orale tra -10 e +10 punti (nel caso sia stato effettuato l'orale) e la valutazione delle relazioni di laboratorio (se consegnate) tra 0 e +3 punti. Se il punteggio totale supererà i 32 punti, il voto dell’esame sarà 30 e lode. Le soluzioni della prova saranno pubblicate sul sito e gli studenti potranno discutere con il docente la correzione degli elaborati in una sessione di Virtual Classroom che sarà fissata dopo la correzione degli scritti.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

L’esame in modalità mista comprenderà una prova scritta di due ore effettive, erogata attraverso la piattaforma "Exam" con l'utilizzo del software "Respondus + Lockdown browser" strutturata come descritto nella sezione "esame in remoto". Potrà essere richiesto, a seconda delle disposizioni dell'Ateneo, di recarsi a sostenere questa prova presso il Politecnico, salvo autocertificazione di essere nell'impossibilità di farlo. Per gli studenti che sosterranno l'esame in aula, il caricamento delle fotografie dello svolgimento sarà sostituito dalla consegna degli elaborati al termine della prova. La discussione della correzione dei compiti e gli eventuali orali potranno essere svolti in presenza su richiesta degli studenti.