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. 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. Il 25% del corso è dedicato 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 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 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 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 - Riconoscere configurazioni circuitali fondamentali e le loro applicazioni - 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 - Utilizzare in maniera rapida la calcolatrice scientifica - Utilizzare software di simulazione circuitale (SPICE) - Conoscere l’uso della strumentazione di laboratorio di base. - Essere in grado di utilizzare la strumentazione di base

Matematica: 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 elettronici: Equazioni descrittive del diodo, del transistore bipolare e del MOSFET.

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 credito). 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 credito). 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 (0.5 crediti). Metodi di calcolo di funzioni di trasferimento e impedenze (Miller, Driving Point Impedance, teorema dell'elemento aggiunto, costanti di tempo generalizzate, General Feedback Theorem) (1.3 crediti). Esempio ed analisi di circuiti analogici reali con BJT e MOSFET, in particolare per applicazioni audio (0.4 crediti) Incertezze di misura e loro propagazione (metodo deterministico) (0.3 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 crediti). Problemi di connessione ed effetto di carico nell’uso della strumentazione (0.15 crediti).

l corso prevede lezioni, esercitazioni, laboratori sperimentali e laboratori SPICE. I laboratori sperimentali hanno lo scopo di fornire le competenze necessarie all'uso della strumentazione di misura elettronica e al montaggio e alla caraterizzazione di circuiti elettronici con transistori. Laboratorio di misure: Esercitazioni sull’uso di strumentazione di base, oscilloscopio e multimetro. Misura di funzioni di trasferimento con generatore di segnali e oscilloscopio (0.9 crediti). Le esercitazioni di misure potranno essere eseguite anche tramite un software di simulazione sviluppato ad hoc. Laboratorio di elettronica: Esercitazioni sul montaggio e la misura di circuiti a transistori. Misura del punto di lavoro di un transistor BJT polarizzato con rete a quattro resistenze; misura della funzione di trasferimento di un amplificatore a emettitore comune (0.6 crediti). Compatibilmente con la disponibilità e le richieste, potranno essere distribuiti a gruppi di studenti la strumentazione e i componenti per eseguire in autonomia le esercitazioni di elettronica. I laboratori SPICE prevedono l'uso di un programma di simulazione SPICE per l'analisi di circuiti con diodi e transistori nel dominio (calcolo del punto di lavoro, della risposta in frequenza e nel tempo) (0.4 crediti).

R. C. Jaeger, T. N. Blalock, Microelettronica, 5a ed. italiana, McGraw-Hill A. S. Sedra, K. C. Smith, Circuiti per la microelettronica, EdiSES A. Carullo, U. Pisani, A. Vallan: Fondamenti di misure e strumentazione elettronica, Ed. CLUT Torino (2006) Appunti dal corso, ed esempi di esercizi svolti, a disposizione sul portale della didattica

Slides; Dispense; Esercizi risolti; Esercitazioni di laboratorio; Video lezioni dell’anno corrente;

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

Exam: Written test; Compulsory oral exam; Group essay;

... L’esame si pone l’obiettivo di verificare le competenze di cui sopra (cfr. Risultati dell’apprendimento attesi). L’esame finale è composto da tre parti, tutte da sostenere a libri chiusi e senza appunti. E' consentito l'uso della calcolatrice scientifica non programmabile. La prima parte, della durata di 30 minuti, verifica le competenze acquisite nella parte di misure elettroniche. Consiste in 10 esercizi brevi a risposta chiusa. La votazione X è pari al massimo a 8 punti. La seconda parte, della durata di 60 minuti, verifica le competenze acquisite nella parte di elettronica circuitale (calcolo del punto di lavoro di un circuito con transistori e diodi, calcolo della funzione di trasferimento e delle impedenze di ingresso e uscita di un amplificatore a transistori, calcolo di zeri e poli, riconoscimento di configurazioni circuitali notevoli, comandi SPICE) con particolare attenzione alla capacità di fornire risultati numericamente corretti. Consiste in 14 esercizi brevi a risposta chiusa. La votazione Y è pari al massimo a 14 punti. La terza parte, della durata di 30 minuti, verifica le competenze acquisite nella parte di elettronica circuitale (calcolo del punto di lavoro di un circuito con transistori e diodi, calcolo della funzione di trasferimento e delle impedenze di ingresso e uscita di un amplificatore a transistori, calcolo di zeri e poli) tramite la soluzione di due esercizi; lo studente deve fornire la foto del procedimento usato per la soluzione. La votazione Z è pari al massimo a 8 punti. Per il superamento dell'esame scritto è richiesto un punteggio minimo della parte di misure (X) pari a 4.8 punti e un punteggio minimo della parte di elettronica (Y+Z) pari a 13.2 punti, corrispondenti alla sufficienza in entrambe le parti dell'esame. Chi supera l'esame scritto deve sostenere una prova orale di circa 15 minuti sulla parte di elettronica (teoria, esercizi, laboratori SPICE e sperimentali); tale prova può modificare il voto di elettronica (Y+Z) di una quantità compresa tra -5 punti e +5 punti, fino ad un massimo di 22 punti; valutazioni (Y+Z) post orale inferiori a 13.2 punti comportano il non superamento dell'esame. È prevista una votazione (L) per le relazioni di laboratorio, da svolgere in gruppi di massimo 3 persone, con un massimo pari 2 punti; tale votazione non ha scadenza. La votazione complessiva è data dalla somma delle valutazioni delle varie parti (X+(Y+Z corrette da orale)+L) in trentesimi, arrotondata all'intero più vicino; valutazioni finali non inferiori a 30.5 sono convertite in 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.