CIRCUITI E MISURE ELETTRONICHE - MOD. 1

L’insegnamento è una delle attività formative obbligatorie del Corso di Laurea in Ingegneria Fisica. Esso fornirà le basi per comprendere e analizzare i circuiti RLC, la fisica e il funzionamento dei principali dispositivi elettronici e il loro utilizzo per la realizzazione di circuiti e componenti elettronici analogici e digitali (amplificatori, porte logiche, memorie, ecc.). La prima parte del corso verterà sull'introduzione di concetti base di elettrotecnica e degli strumenti per l'analisi di reti circuitali dinamiche (circuiti lineari, analisi in frequenza, diagrammi di bode). In seguito saranno introdotti i concetti di fisica dei semiconduttori per la comprensione del funzionamento di diodi e transistori. Al principio fisico verrà poi associato il modello circuitale e verranno introdotti il concetto di polarizzazione e di piccolo segnale. Questo sarà la base per la seconda parte del corso che verterà sull’analisi di diversi circuiti elettronici elementari e diverse configurazioni di amplificatori operazionali. Allo studente verranno forniti gli strumenti per analizzare le principali caratteristiche di alcune fondamentali architetture circuitali, quali il guadagno, la funzione di trasferimento, la stabilità e la banda di frequenza. Oltre allo studio analitico, gli studenti apprenderanno l’utilizzo di base di un simulatore circuitale e potranno verificare le caratteristiche principali di circuiti elementari utilizzando l’adeguata strumentazione in ore di laboratorio.

Conoscenza e capacità di comprensione
• Comprendere le relazioni tra le diverse discipline scientifiche per lo studio di fenomeni complessi e nello sviluppo di nuovi materiali, dispositivi e sistemi;
• Comprendere l’importanza della cultura scientifica nei processi di innovazione delle tecnologie moderne;
• Conoscenza del funzionamento fisico e dei modelli dei principali dispositivi elettronici elementari;
• Conoscenza delle configurazioni e delle caratteristiche fondamentali degli amplificatori operazionali e del loro utilizzo in sistemi retroazionati;
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
• Analisi di un circuito elettronico a partire dall’individuazione dei parametri di funzionamento dei componenti individuali, mantenendo la consapevolezza delle approssimazioni utilizzate;
• Calcolo della funzione di trasferimento e stima della stabilità di un sistema retroazionato;
• Verifica delle analisi e del dimensionamento dei circuiti attraverso l’utilizzo di un simulatore;
Autonomia di giudizio
• Saper valutare la consistenza logica dei risultati a cui porta l’applicazione delle conoscenze apprese, sia in ambito teorico sia nel caso di dati sperimentali;
• Saper riconoscere eventuali errori tramite un’analisi critica del metodo applicato.
Abilità comunicative
• Saper comunicare le conoscenze apprese e il risultato della loro applicazione utilizzando una terminologia appropriata, sia in ambito orale sia scritto;
• Saper interagire con il docente e con i colleghi di corso in modo rispettoso e costruttivo.
Capacità di apprendimento
• Saper prendere appunti, selezionando e raccogliendo le informazioni a seconda della loro importanza e priorità;
• Saper essere sufficientemente autonomi nella raccolta di dati e informazioni rilevanti alla problematica investigata.

Conoscenze avanzate di matematica (Analisi 1 e Analisi 2), ed il corso di Fondamenti di Telecomunicazioni e di Metodi Matematici per la Fisica e l’Ingegneria.

Circuiti elettrici di base: Circuiti resistivi lineari, Analisi di circuiti resistivi, Circuiti dinamici di ordine 1, Circuiti dinamici generali, Regime sinusoidale, Diagrammi di Bode;
Dispositivi elettronici: Struttura Cristallina, Diagramma a Bande, Modello di Shockley, Generazione e ricombinazione, livello di fermi, semiconduttori drogati, trasporto nei semiconduttori, giunzione PN, sistema MOS, transistor MOSFET;
Amplificatori e loro applicazioni: Generalità sugli amplificatori, Amplificatore MOSFET a singolo stadio, Polarizzazione, modello di piccolo segnale, amplificatori operazionali. Analisi delle topologie di base e di configurazioni retroazionate. Studio in frequenza delle caratteristiche e della stabilità degli amplificatori retroazionati, Effetti circuitali delle principali non idealità degli amplificatori operazionali (correnti di bias, tensione di offset, resistenze di ingresso ed uscita, ecc.). Applicazioni lineari (sommatori, filtri attivi, integratori derivatori, ecc.).

• Sedra, Smith: Microelectronic Circuits, 6th Ed. Oxford University Press,
• G. Ghione Dispositivi per la Microelettronica McGraw-Hill 1998
• S. M. Sze, Dispositivi a semiconduttore, Hoepli, 1991

Il raggiungimento degli obiettivi dell'insegnamento viene valutato attraverso la partecipazione alle attività e alle esercitazioni assegnate durante il corso e un esame finale scritto. L'esame scritto finale è composto da problemi simili a quelli svolti in classe durante il lavoro di gruppo. Durante il compito non è consentito l'uso di appunti, libri e altro materiale didattico. Un fac-simile del compito sarà reso disponibile. L'orale sarà facoltativo

Lezioni frontali ed esercitazioni. Laboratorio con simulatore informatico e piccole esperienze sperimentali

Italiano

Il corso sarà in Italiano

scritto e orale

Questo insegnamento tratta argomenti connessi alla macroarea "Economia circolare, innovazione, lavoro" e concorre alla realizzazione dei relativi obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile