Scopo dell'insegnamento è rendere lo studente in grado di analizzare e progettare i circuiti che sono alla base degli odierni sistemi elettronici analogici e digitali. Partendo dalle basi fornite dai corsi precedenti di elettrotecnica, dispositivi, e circuiti elettronici, vengono dapprima introdotti gli amplificatori operazionali reali ed impiegati per realizzare funzioni lineari e non lineari. Si passa in seguito allo studio della stabilità dei circuiti e degli oscillatori quasi sinusoidali e a rilassamento. Viene poi introdotto lo studio del comportamento caotico nei circuiti elettronici a tempo continuo e a tempo discreto. Successivamente si studiano gli schemi base per il funzionamento in commutazione dei transistor e li si utilizza per analizzare la struttura delle porte logiche elementari. Completa il modulo l'analisi dei sistemi d'acquisizione dati.

- Acquisire familiarità con l'elettronica analogica e con gli aspetti elettrici dell'elettronica digitale. - Progettare piccoli sistemi analogici a partire dalle specifiche. - Comprendere il funzionamento dei circuiti a dinamica complessa e progettare oscillatori e multivibratori. - Dimensionare un circuito digitale. - Conoscere i sistemi di acquisizione dati classici e saperli dimensionare a partire dalle specifiche.

Per seguire con profitto l'insegnamento lo studente deve conoscere la teoria delle reti elettriche, la loro analisi nel dominio del tempo e della frequenza, il funzionamento in linearità e saturazione di transistori bipolari e MOS, il concetto di polarizzazione e piccolo segnale. Sono inoltre necessarie le nozioni base della teoria dei segnali e della retroazione. Per quanto riguarda le esercitazioni sperimentali, è necessario avere acquisito qualche familiarità nell'uso della strumentazione di laboratorio (oscilloscopio, alimentatore, generatore di segnali).

Amplificatori operazionali (4.5CFU) 1) Struttura degli amplificatori operazionali a BJT e MOS: specchio di corrente, stadio differenziale, stadio di uscita di potenza 2) Parametri parassiti degli amplificatori operazionali, risposta in frequenza, stabilità 3) Circuiti lineari: amplificatore, sommatore, amplificatore da strumentazione 4) Filtri attivi: primo ordine, secondo ordine, cenni ai filtri a capacità commutate 5) Circuiti non lineari: amplificatore logaritmico e antilogaritmico Oscillatori e Multivibratori (2CFU) 1) Stabilità del punto di riposo di un circuito elettronico: innesco esponenziale e innesco sinusoidale e relazione con la posizione dei poli 2) Oscillatori (quasi) sinusoidali: schema a blocchi e principio di funzionamento. Caratteristiche del blocco diretto e di retroazione, equazione caratteristica. Funzione descrittiva, condizione di innesco. Oscillatore a ponte di Wien, oscillatore a sfasamento, oscillatori a tre punti (di Colpitts e di Hartley) 3) Resistenze differenziali negative di tipo S ed N ed impiego in oscillatori e multivibratori. Multivibratore monostabile, astabile e bistabile. Comparatore con soglia e trigger di Schmitt. Circuiti a dinamica complessa e caos (1.5CFU) 1) Classificazione dei comportamenti asintotici (Punti di equilibrio; Comportamento periodico: cicli limite e teoremi fondamentali, moltiplicatori di Floquet e stabilità, Comportamento non periodico: attrattori toroidali e caotici). Cenni ai fenomeni di biforcazione 2) Esempi di circuiti tempo-continui a comportanento caotico: circuito di Chua e oscillatore di Colpitts 3) Esempi di circuiti tempo-discreti a comportamento caotico: mappe monodimensionali 4) Dinamica statistica per sistemi tempodiscreti: generalità; Ergodicità - mixingness - esattezza; Operatore di Perron Frobenious e sue proprietà; Il caso di stato quantizzato come proiezione dell'operatore PF (Equivalenza con le catene di Markov). Cenni alle applicazioni alla riduzione di EMI nei sistemi comandati da segnali periodici e alla genarazione di numeri casuali. Circuiti digitali (1CFU) 1) Porte logiche e circuiti in commutazione 2) Transistori MOS in commutazione, interruttori, transmission gate, porte CMOS 3) Parametri statici e dinamici, famiglie logiche, uscita open drain e tri-state 4) Porte And-Or-Invert 5) Circuiti sequenziali di base (latch, flip-flop, contatore) Sistemi d'acquisizione dati (1CFU) Richiami di teoria del campionamento, quantizzazione; convertitore D/A (potenziometrico, resistenze pesate, rete a scala); convertitore A/D (flash, approssimazioni successive, pipeline); Sample & Hold (integratore)

Oltre alla lezioni teoriche, l'insegneamento prevede 6 laboratori (3 sperimentali e 3 di simulazione) di 3 ore ciascuno da svolgersi presso il LED. I laboratori si svolgono in gruppi di tre/quattro studenti. Il laboratorio è facoltativo, ma la presenza a tutti i laboratori è obbligatoria nel caso in cui si decida di aderirvi. Prima della data del primo appello di esame ciascun gruppo dovrà consegnare due relazioni relative ai laboratori seguiti, una per un laboratorio sperimentale ed uno per quelli di simulazione, su due argomenti a scelta del docente. Le esercitazioni seguiranno gli argomenti delle lezioni e hanno come obiettivo quello di applicare i concetti visti nella parte teorica. Il corso è parzialmente svolto in modalità invertita ("flippata"). Agli studenti verranno fornite videolezioni separate per argomenti che coprono tutta la parte di elettronica analogica svolta nel corso. Alcune di queste verranno effettivamente svolte in aula, altre saranno lasciate agli studenti (senza un aumento del numero di ore di didattica svolta) per consentire di focalizzare le lezioni in aula su esercizi di natura pratica.

Il docente mette a disposizione sul portale della didattica diverse dispense e lucidi che coprono la quasi totalità dei contenuti dell'insegnamento. I testi consigliati sono: 1) Sedra/Smith, “Microelectronic Circuits,” 5th ed., Oxford University Press; 2) Gray/Hurst/Lewis/Meyer “Analysis and Design of Analog Integrated Circuits,” 5th Edition, Wiley

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

Exam: Optional oral exam; Group essay; Computer-based written test in class using POLITO platform;

... L’esame finale è costituito da una prova scritta comprendente 20 domande a risposta multipla (peso 30 punti) da effettuarsi sulla piattaforma Exam. Le domande potrebbe avere tutte più di una riposta corretta (al limite, potrebbero essere corrette anche tutte le risposte), oppure non averne nemmeno una corretta. Più dettagliatamente la struttura di una domanda sarà Testo della domanda (a) Risposta 1 (b) Risposta 2 (c) Risposta 3 (d) Risposta 4 (e) Nessuna delle altre risposte A ciascuna risposta giusta corrisponde un punteggio positivo. A ciascuna risposta errata un punteggio negativo. Ovviamente se le risposte (da 1 a 4) fossero tutte errate, allora la risposta giusta sarà la (e). Il tempo a disposizione per la prova scritta è di 100 minuti. 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 da effettuare in remoto di circa 15' su tutti gli argomenti trattati a lezione e nei laboratori. Il punteggio finale sarà dato dalla votazione dello scritto e la valutazione delle relazioni di laboratorio (se consegnate) tra 0 e +3/30, oltre alla valutazione dell’orale (se effettuato) tra -4/30 e +4/30. Se il punteggio totale è maggiore di 30 punti, il voto dell’esame sarà 30 e lode. Le relazioni delle prove di laboratorio dovrà essere consegnata prima della data della prima prova d'esame. L'obbiettivo dell'esame è quello di accertare la capacità dello studente di comprendere il funzionamento di semplici circuiti analogici e digitali, di filtri e/o di oscillatori e multivibratori mediante la risposta a domande di natura sia teorica che un po' più applicativa.

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.