Laboratorio di elettronica

A.A. 2021/2022
6
Crediti massimi
62
Ore totali
SSD
FIS/01
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
L'insegnamento si propone di fornire agli studenti competenze teoriche e pratiche di Elettronica generale. Partendo dai principi di funzionamento delle giunzioni a semiconduttore si arriva a studiare, realizzare e caratterizzare circuiti elettronici analogici contenenti diodi e transistor bipolari, quali rivelatori di picco, elevatori di tensione, alimentatori stabilizzati, amplificatori a transistor.
Risultati apprendimento attesi
Lo studente al termine dell'insegnamento avrà acquisito le seguenti abilità:
1. saprà descrivere il funzionamento di un diodo e di un transistore bipolare;
2. sarà in grado di calcolare il punto di polarizzazione, il guadagno per piccolo segnale e la banda passante di un amplificatore a transistor monostadio;
3. sarà in grado di progettare un amplificatore a transistor nelle configurazioni principali;
4. saprà analizzare un semplice amplificatore operazionale a transistor (guadagno, banda passante, slew rate, dinamica);
5. saprà descrivere e dimensionare uno specchio di corrente;
6. sarà in grado di progettare un alimentatore stabilizzato;
7. sarà in grado di progettare un limitatore di tensione, un dc restorer, un rivelatore di picco, un elevatore di tensione;
8. conoscerà la terminologia dei circuiti di campionamento e conversione analogico-digitale/digitale-analogica, nonchè il teorema del campionamento.
Programma e organizzazione didattica

Edizione unica

Periodo
Primo semestre
In relazione alle modalità di erogazione delle attività formative per l'a.a. 2021/22, verranno date indicazioni più specifiche nei prossimi mesi, in base all'evoluzione della situazione sanitaria
Programma
Il corso si propone di introdurre concetti avanzati dell'elettronica analogica illustrandoli mediante esperienze di laboratorio. Vengono utilizzati transistor, diodi, trasformatori, amplificatori operazionali. Ampio spazio è dato alle tecniche di progettazione di circuiti analogici complessi, tra cui gli amplificatori multistadio a transistor e alcune classi di circuiti non lineari. I circuiti studiati vengono inseriti in contesti applicativi quali le telecomunicazioni, l'hi fi, la trasduzione di segnali fisici o biologici, ecc. Nel corso verranno trattati i seguenti argomenti:
- Dispositivi attivi: diodo e transistor bipolare (BJT)
Richiami sui principi di funzionamento dei semiconduttori. Giunzione pn (diodo). Il diodo come sensore di temperatura. Struttura npn (transistor). Trasporto dei portatori minoritari in base. Effetto transistor ed equazione di Ebers e Moll. Il transistor come amplificatore di corrente o tensione. Circuiti per piccolo e grande segnale. Il transistor come interruttore.
- Circuiti non lineari con diodi e transistor
Rivelatore di picco. DC restorer (clamping). Limitatori attivi (clipping). Elevatore di tensione (circuito di Cockroft Walton). Raddrizzatore a ponte di diodi. L'alimentatore stabilizzato. Raddrizzatori attivi. Circuito del valore assoluto.
- Amplificatori a transistor
Configurazione a emettitore comune. Configurazione a collettore comune (inseguitore di emettitore). Configurazione a base comune. Configurazione cascode. Amplificatore differenziale. Specchi di corrente. L'amplificatore operazionale a transistor. Teorema di Miller e banda passante dell'amplificatore operazionale. Amplificatori a transistor retroazionati negativamente. Amplificatori audio.
- Circuiti a transistor retroazionati positivamente
Trigger di Schmitt. Astabile. Multivibratore astabile. Generatori di forma d'onda.
- Proprietà dei segnali
Ritardo e tempo di salita (teoremi di Elmore).
- Conversione dei segnali A/D e D/A (cenni)
Prerequisiti
1. Uso della strumentazione elettronica da laboratorio (alimentatore, generatore di funzioni, multimetro digitale, oscilloscopio digitale, ponte RCL).
2. Basi di teoria delle reti lineari.
3. Concetto di retroazione negativa e positiva.
4. Uso di amplificatori operazionali.
5. Teorema della risposta in frequenza.
6. Funzioni di trasferimento e significato fisico dei poli.
7. Concetto di impedenza.
8. Proprietà ed uso dei cavi coassiali.
Metodi didattici
Il metodo didattico adottato prevede in ogni incontro una breve spiegazione cattedratica degli argomenti seguita da una esercitazione in laboratorio in cui, attraverso esperimenti, la teoria appena spiegata viene verificata sul campo.
Materiale di riferimento
R. C. Jaeger, "Microelectronics", Mc Graw Hill
A. Pullia, "Dispense di laboratorio elettronico", CD-ROM
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame consiste nella preparazione e presentazione di una relazione di laboratorio su uno degli argomenti trattati nel corso e in un colloquio. Il colloquio verte in parte sui punti discussi nella relazione e in parte sul programma. Ogni studente dovrà preparare la propria relazione individualmente. Nell'esame si valuteranno sia le competenze acquisite sia le capacità critiche nella discussione di problemi anche nuovi.
FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE - CFU: 6
Laboratori: 48 ore
Lezioni: 14 ore
Docente: Pullia Alberto
Docente/i
Ricevimento:
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