Elettronica Prof. Augusto Nascetti Programma del corso Elettronica  Introduzione ai sistemi elettronici. Specifiche di sistema. Gerarchia dei sistemi. Modello generale di sistema elettronico. Segnali. Concetti di potenza, dinamica, linearità e loro interrealzioni.  Modellizzazione di circuiti elettronici. Bipoli e reti 2-porte. Teoremi di Thevenin e di Norton. Amplificatore come esempio di sistema elettronico. Parametri caratterizzanti. Massimo trasferimento di potenza. Circuiti a singola costante di tempo. Risposta in frequenza. Metodo delle costanti di tempo.  Retroazione positiva e negativa: schema generale. Effetti della retroazione negativa su un sistema amplificatore (stabilità).  Amplificatori operazionali. Modello ideale. Non idealità degli op-amp. Applicazioni lineari e non lineari.  Diodo a giunzione. Nozioni di fisica del diodo. Caratteristica corrente-tensione. Breakdown. Capacità di giunzione e di svuotamento. Modellizzazione del diodo: modello per grandi segnali, punto di lavoro, modello per picoli segnali. Circuiti con diodi.  Transistori a effetto campo (MOSFET). Condensatore MOS. Regioni di funzionamento. Punto di lavoro. Modello per grandi e per piccoli segnali. Configurazioni, source-, drain- e gatecomune. Circuiti con MOSFET. Carichi attivi.  Sistemi digitali. Introduzione. Logica combinatoria. Circuiti sequenziali. Logica programmabile. FPGA, Microcontrollori, microprocessori, DSP.  Conversione analogico-digitale e digitale-analogica. Teorema del campionamento. Quantizzazione. Rapporto segnale rumore di quantizzazione. Convertitori A/D (flash, multistadio, a inseguimento, approssimazioni successive pipeline ciclici, a rampa, sigma-delta). Sovracampionamento. Esercitazioni  Il corso prevede alcune esperienze di laboratorio per familiarizzare con i concetti appresi a lezione: 1) Esercitazioni al calcolatore: utilizzo di simulatori circuitali per l’analisi di circuiti elettronici. Testi consigliati: Dispositivi, circuiti e sistemi elettronici, Giancarlo Orengo, Editore Universitalia Circuiti per la microelettronica. A. Sedra, K. Smith. Indice indicativo delle lezioni 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13) 14) 15) 16) 17) 18) 19) 20) 21) 22) 23) 24) 25) 26) 27) 28) 29) 30) 31) 32) Introduzione al corso Introduzione ai circuiti lineari (I, V): reti lineari R,C,L; Teorema di Thevenin e di Norton Circuiti STC (nel tempo, in frequenza, diagramma di Bode) Amplificatore come rete 2 porte Adattamento di impedenza; massimo trasferimento di potenza; risposta in frequenza Teoria della retroazione; effetti della retroazione negativa; retroazione nel modello rete 2 porte (effetto su Rin e Rout) Retroazione positiva; stabilità degli amplificatori Amplificatore operazionale; op-amp ideale; op-amp retroazionato negativamente; configurazione non invertente (confronto con modello standard della retroazione); configurazione invertente Circuiti con op-amp: sommatore pesato, buffer, retroazione con rete-T, differenziale, amplificatore da strumentazione) Altri circuiti cn op-amp: integratore, derivatore; analisi nel tempo e in frequenza; esercizio rete a T (R-C-R): risposta gradino Applicazioni non lineari dell’op-amp: comparatore, comparatore con isteresi (invertente e non-invertente), multivibratore astabile Esercitazione Simetrix (software di simulazione di circuiti elettronici) Non idealità dell’op-amp Slew rate, struttura interna op-amp, teorema di Miller Introduzione ai semiconduttori. Giunzione p-n. Diodo modello per grandi e piccoli segnali. Coefficiente di temperatura, capacità di giunzione e di diffusione. Fotodiodi e diodi a emissione di luce. Circuiti con diodo (rettificatori, ac/dc converter, superdiodo) MOSFET introduzione ai transistori e alla struttura MOS MOSFET: regioni di funzionamento ed equazioni MOSEFET: polarizzazione e modello per piccoli segnali Configurazioni source, gate comune e comune drain comune Calcolo della risposta in frequenza con il metodo delle costanti di tempo. Carichi attivi: NMOS ad arricchimento, NMOS a svuotamento, PMOS Introduzione all’elettronica digitale. L’inverter logico NMOS e CMOS. Prestazioni dei circuiti digitali. Margini di rumore. Tempo di commutazione. Potenza statica e dinamica Porte logiche e algebra booleana. Circuiti logici combinatori e sequenziali. Dispositivi digitali programmabili: PLA, FPGA, microcontrolloi, DSP e microprocessori. Conversione analogico-digitale. Teorema del campionamento. Rapporto segnale rumore di quantizzazione. Esempi di convertitori A/D: flash, flash multistadio, ad approssimanzioni successive, ciclici e pipeline. Convertitore A/D sigma-delta. Sovracampionamento. Convertitori D/A. Parametri caratterizzaznti convertitori A/D e D/A. Esercitazioni pre-esame.