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 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
- 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

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
o Multimetri numerici. Funzioni: tensione continua, corrente continua, resistenza a due e quattro terminali. Struttura, uso, caratteristiche e analisi incertezze
o Metodo voltamperometrico e analisi effetti sistematici
o Oscilloscopio digitale: struttura, principio di funzionamento, uso delle sonde compensate
o Effetti sistematici e incertezze
o Cenni sulla misurazione di segnali alternati con multimetri e oscilloscopi
• Sensori (10%)
o Caratteristiche e cenni sui sensori resistivi di temperatura, pressione, forza. Analisi specifiche. Circuiti di condizionamento e cenni sui sistemi di acquisizione automatici basati su PC

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
 uso di voltmetri e amperometri numerici (rilievo della caratteristica di un dispositivo elettronico)
 Rilievo della risposta in frequenza di un amplificatore tramite oscilloscopio digitale
 Uso di sensori
• Simulazione: uso del simulatore circuitale LTSpice

C. Beccari: Circuiti Elettronici, CLUT Torino
Jaeger–Blalock: Microelectronic Circuit Design, 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

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.
La prova orale, 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. Di norma la parte orale dell’esame va sostenuta nell’appello in cui si è superato lo scritto.