PORTALE DELLA DIDATTICA

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Elettronica applicata

07ATIOD

A.A. 2023/24

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea in Ingegneria Fisica - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 88
Esercitazioni in laboratorio 12
Tutoraggio 12
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Bardella Paolo Professore Associato IINF-01/A 24 0 0 0 1
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-INF/01 10 B - Caratterizzanti Ingegneria elettronica
2023/24
Scopo dell'insegnamento è preparare lo studente all’analisi e al progetto dei circuiti alla base degli odierni sistemi elettronici analogici e digitali. Partendo dalle basi fornite dai corsi precedenti di Elettrotecnica, Dispositivi Elettronici, e Circuiti Elettronici, viene approfondito il concetto di retroazione; vengono poi introdotti gli amplificatori operazionali reali, impiegati per realizzare funzioni lineari e non lineari. Si passa in seguito allo studio della stabilità dei circuiti e degli oscillatori quasi sinusoidali. Successivamente si studiano gli schemi base per il funzionamento in commutazione dei transistor e li si utilizza per implementare la struttura delle porte logiche elementari. Infine, il corso è completato con un’introduzione ai sistemi di acquisizione dati.
The aim of the course is to prepare the student for the analysis and design of the circuits underlying today's analog and digital electronic systems. Starting from the foundations provided by the previous courses of Circuit Theory, Electronic Devices, and Electronic Circuits, the concept of feedback is explored; real operational amplifiers are then introduced and used to implement linear and non-linear functions. The course then moves on to the study of the stability of circuits and quasi-sinusoidal oscillators. Subsequently, the basic schemes for the switching operation of the transistors are studied and applied to implement elementary logic gates. Finally, the course is completed with an introduction to data acquisition systems.
- Acquisire familiarità con l'elettronica analogica e con gli aspetti elettrici dell'elettronica digitale. - Progettare semplici sistemi analogici a partire dalle specifiche. - Comprendere il funzionamento dinamico dei circuiti elettronici e progettare oscillatori e quasi sinusoidali. - 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, e il concetto di polarizzazione e piccolo segnale. Per quanto riguarda le esercitazioni sperimentali, è necessario avere acquisito familiarità nell'uso della strumentazione di laboratorio (oscilloscopio, alimentatore, generatore di segnali).
Retroazione nei circuiti elettronici (1CFU) 1) Tipi di prelievo e confronto nei circuiti retroazionati 2) Metodo del guadagno asintotico 3) Metodo dell'elemento aggiunto 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 Stabilità di circuiti e sistemi elettronici (1.5CFU) 1) Definizioni fondamentali di teoria dei sistemi e richiami sui sistemi lineari tempo-invarianti. Introduzione all’idea di stabilità. 2) Compensazione di amplificatori operazionali: criterio di Bode, polo dominante, margine di stabilità. 3) Cenni della classificazione dei comportamenti asintotici di circuiti non lineari Oscillatori e Multivibratori (1CFU) 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: rappresentazione di Lur’e e principio di funzionamento. Caratteristiche del blocco diretto e di retroazione, equazione caratteristica. Funzione descrittiva, condizione di innesco. Esempi di oscillatori a tre punti (di Colpitts e di Hartley) 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)
L'insegnamento prevede lezioni ed esercitazioni in aula. Inoltre, 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 studenti. Le esercitazioni seguiranno gli argomenti delle lezioni e hanno come obiettivo quello di applicare i concetti visti nella parte teorica. La partecipazione ai laboratori è facoltativa. Al termine di ogni laboratorio, ogni gruppo deve consegnare una breve relazione.
Il docente mette a disposizione sul portale della didattica diverse dispense e lucidi che coprono i contenuti dell'insegnamento. I testi aggiuntivi consigliati sono: 1) Jaeger/Blalock/Blalock, "Microelettronica", 6a edizione, McGraw-Hill; 2) Franco, "Amplificatori operazionali e circuiti integrati analogici", Biblioteca Scientifica Hoepli; 2) Sedra/Smith, "Circuiti per la microelettronica", 6a edizione, Edises 3) Gray/Hurst/Lewis/Meyer “Analysis and Design of Analog Integrated Circuits”, 5a edizione inglese, Wiley.
Dispense; Esercizi risolti; Video lezioni dell’anno corrente;
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa; Elaborato scritto prodotto in gruppo;
Exam: Written test; Optional oral exam; Group essay;
... L’esame finale è costituito da una prova scritta comprendente 20 domande a risposta multipla (punteggio massimo 30 punti). Le domande potrebbero avere tutte più di una risposta corretta (al limite, potrebbero essere corrette anche tutte le risposte), oppure non averne nessuna corretta. A ciascuna risposta giusta è attribuito un punteggio positivo. A ciascuna risposta errata un punteggio negativo. 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. Per il superamento dell'esame è necessario ottenere almeno 18/30 nella prova scritta. È consentito l'uso di una calcolatrice scientifica. L’esame potrà essere integrato, a discrezione del docente o su richiesta degli studenti, da un orale di circa 15' su tutti gli argomenti trattati a lezione e nei laboratori, con un punteggio compreso tra -4/30 e +4/30. Il punteggio finale sarà dato dalla votazione dello scritto e la valutazione delle relazioni di laboratorio (tra 0 e +2/30), oltre alla valutazione dell'eventuale orale. Se il punteggio totale è maggiore di 30,5 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.
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