F1590 ELABORAZIONE NUMERICA DEI SEGNALI
REQUISITI Teoria dei Circuiti
PROGRAMMA
Richiami di elementi di teoria dei circuiti. Filtri elementari attuati con doppi bipoli Re.
Attenuatori resistivi di precisione. Partitore compensato e sua impedenza d'ingresso. Circuiti equivalenti di doppi bipoli amplificatori. Funzioni di trasmissione uscita/entrata al variare della frequenza, definizione delle frequenze di taglio inferiore e superiore. Distorsione di fre-quenza e fase, risposta al gradino ed all'onda quadra: tempo di salita ed inclinazione. Circuiti risonanti accoppiati.Distorsione di non linearità. La non linearità della relazione uscita/ entrata usata per la conversione di frequenza e per la modulazione in ampiezza. Diodo a giunzione, diodo Zener e loro circuiti equivalenti. Circuiti fondamentali di impiego. Diodo in reti RC:
diodo usato come rivelatore di segnali modulati, circuiti restauratori della componente conti-nua. Cenni sui raddrizzatori a doppia semionda e sugli alimentatori. Funzionamento dinamico del diodo e dello Zener. Circuiti AND e OR attuati con diodi. Generalità sui componenti attivi e sui loro modelli. Transistori a giunzione (BJT), caratteristiche e circuiti fondamentali di impie-go; polarizzazione. Transistori pnp e npn. Funzionamento nell'intorno del punto di polarizza-zione e circuito equivalente per il transistore in regime di piccoli segnali. Generatore di corrente attuato con transistore. Circuiti a specchio di corrente. Transistori con carico attivo. TI transisto-re degli stadi finali di potenza. Amplificatotransisto-re diffetransisto-renziale come stadio di ingtransisto-resso di un ampli-ficatore operazionale. Guadagno di modo comune, guadagno di modo differenziale e CMRR.
Schema di un amplificatore operazionale e suo circuito equivalente. Generalità e proprietà della reazione. Reazione negativa. Definizione del guadagno di anello. Il problema della stabilità:
effetto della reazione sui poli dell'amplificatore e studio della stabilità con i diagrammi di Bode.
Correzione della curva di frequenza dell'amplificatore per ottenere la stabilità. Amplificatori operazionali con reazione negativa. Configurazioni fondamentali: sommatore generalizzato, integratore, derivatore. Amplificatori da strumentazione. Operazionali con reazione negativa attuata con elementi non lineari: raddrizzatori di precisione. Operazionale con reazione positi-va: comparatore di soglia invertente e non invertente, isteresi e trigger di Schmitt, multivibrato-re astabile e monostabile. Generatori di segnali triangolari e convertitori di segnali triangolari in sinoidali. Generatori con frequenza controllata da una tensione (VCO). Moltiplicatori analo-gici. Oscillatori sinusoidali. Condizioni di oscillazione per un amplificatore lineare: oscillatore di WIEN e oscillatori RLe. Controllo dell'ampiezza dell'oscillazione. Cenni sui convertitori AD e DA. Convertitore a rampa.
LABORATORI E/O ESERCITAZIONI
Le esercitazioni in aula seguono fedelmente gli argomenti trattati a lezione e riguardano l'anali-si e il progetto di semplici circuiti al fine di rendere più evidenti le metodologie illustrate.
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BIBLIOGRAFIA
Sedra, Smith,"Microelectronics Circuits",Saunders College Publishing.
Franco,"Design with operational amplifiers and analog integrated circuits",McGraw-Hill.
Chua, Desoer, Kuh,"Linear and non Linear circuits",McGraw-Hill.
ESAME
L'esame è costituito da una prova scritta di opportuna durata, seguita da una prova orale.
Durante la prova scritta è possibile ritirarsi senza che sia ritirato lo statino. Durante la prova scritta non si possono consultare libri ed appunti. Al termine della prova scritta verrà stilato il calendario degli orali.
LA410
lezione: 4 esercitazione:4/2 Vincenzo POZZOLO
Franco MADDALENO
laboratorio: 2 (ore settimana/I) (I corso)
(II corso)
PRESENTAZIONE DEL CORSO
Il corso di Elettronica si prefigge di ampliare la formazione dello studente nel campo dell'Elettronica circuitale e applicata, sia analogica che logica. Viene posta particolare enfasi sulla metodologia di progetto dei circuiti, evidenziando le varie fasi che permettono di passare dalle specifiche di un circuito alla sua realizzazione, tenendo conto delle caratteristiche dei componenti reali.
REQUISITI
Teoria dei circuiti elettronici, Dispositivi elettronici I, Elettrotecnica.
Per una proficua frequenza, gli studenti devono conoscere approfonditamente e padroneggiare con sicurezza gli argomenti trattati nei corsi indicati.
PROGRAMMA
Elettronica digitale: (circa 8 lezioni)
- Definizione di porta logica e parametri caratteristici (livelli, soglie, transcaratteristica, ritardi, caratteristiche di ingresso e di uscita, prodotto ritardo-potenza, immunità ai disturbi).
Circuiti elementari di porte logiche (CMOS ed ECL). Flip-flop, metastabilità. Memorie a semiconduttore. Logica programmabile
Elettronica analogica: (circa 5 lezioni)
- Non idealità dei circuiti(offset,derive,slew-rate,dinamica). Circuiti elementari per operazio-nali (specchi di corrente, differenziale). Tecniche di realizzazione di operaziooperazio-nali bipolari e MOS. Dipendenza dei parametri dell'operazionale dal circuito interno. Modelli dell'opera-zionale in linearità.
Retroazione e stabilità: (circa 4 lezioni)
- Sistemi del primo e secondo ordine retroazionati. Posizione dei poli, risonanze.
Compensazione a pole splitting, zero-polo, due poli efeed-forward. Impedenze di ingresso e uscita. Carico capacitivo. Operazionali current feed-back
Utilizzo degli operazionali: (circa 5 lezioni)
- Amplificatori da strurnentazione:motivi del loro utilizzo e circuiti realizzativi. Uso dell'ope-razionale fuori linearità. Comparatori con e senza isteresi. Generatori di forme d'onda. VCO e monostabili. Transcaratteristiche non lineari e lineari a tratti
Elettronica di interfaccia: (circa 4 lezioni)
- Sistemi e circuiti per l'acquisizione dati. Condizionamento di segnale. Multiplexer.
ConvertitoriAID e DIA. Circuiti di campionamento e mantenimento Elettronica di ampio segnale: (circa 5 lezioni)
- Amplificatori di potenza in classe A e B. SOA dei dispositivi, resistenza termica e dissipatori.
Alimentatori stabilizzati. Regolatori di tensione lineari e a commutazione LABORATORI E/O ESERCITAZIONI
Le esercitazioni in aula seguono fedeImente gli argomenti trattati a lezione e riguardanoil pro-getto completo di semplici circuiti, mettendo in evidenza le varie scelte cheilprogettista deve compiere per tener conto ad esempio di limitazioni imposte dai componenti reali e peril soddi-sfacimento di specifiche contrastanti. Essendo questo un corso di elettronica applicata, è
fonda-mentale, anche in sede di esame, la capacità di capire i fogli tecnici(data sheets)dei componenti e il corretto dimensionamento numerico dei progetti.
Sono previste sei esercitazioni facoltative di laboratorio, della durata di circa 2 ore l'una, svolte in gruppi di quattro persone. Ogni gruppo deve avere un quaderno sul quale annotare, durante le ore di laboratorio, le osservazioni relative alla esercitazione svolta. Durante l'esercitazione di laboratorio è previsto il montaggio di semplici circuiti elettronici, sui quali rilevare e misurare alcuni dei comportamenti visti a lezione. Gli argomenti delle esercitazioni di laboratorio sono:
1. Transistore in commutazione
2. Comportamento elettrico delle porte logiche 3. Circuiti fondamentali con operazionali 4. Misura dei parametri di un operazionale 5. Diodo ideale e raddrizzatore a doppia semionda 6. Generatore di onda quadra e triangolare BIBLIOGRAFIA
- Per la parte di elettronica digitale, e alcuni aspetti della parte analogica:
Sedra, Srnith,"MicroelectronicsCircuits", Saunders College Publishing oppure
J.
Millman, A. Grabel,"Microelectronics",McGrawHill - Per la parte di utilizzo e progetto dei circuiti analogici:S. Franco,"Design with operational amplifier and analog integrated circuits",McGraw Hill, seconda edizione, 1997
- Per le esercitazioni:
Quaderno LADISPE numero 2,"Caratteristiche di componenti elettronici per corsi di Elettronica", POLITEKO
- Per il laboratorio:
Quaderno LADISPE numero 3,"Guida alle esercitazioni di laboratorio perilcorso di elettronica appli-cata",POLITEKO
Alcuni argomenti sono trattati su articoli indicati durante il corso. Altro materiale di studio pre-parato dai docenti è disponibile in copisteria.
Testi ausiliari
Dostal,"Operational amplifiers",Butterworth-Meinemann, 1993 ESAME
Gli appelli ufficiali sono solitamente di martedì, a settimane alterne. Compatibilmente con la disponibilità delle aule, e solo durante il periodo istituzionale di esami (cioè quando lo statino è valido), vi è un appello anche nei martedì in cui ufficialmente non dovrebbe avere luogo.
L'esame è costituito da uno scritto (prenotazione obbligatoria presso la segreteria di Elettronica) e da un orale.
Lo scritto consiste in un progetto simile a quelli eseguiti durante le esercitazioni in aula. La durata è di 30 minuti.
All'esame (sia allo scritto che all'orale) si deve essere muniti di calcolatrice e quaderno LADI-SPE delle caratteristiche dei componenti.
Durante lo scritto è possibile ritirarsi senza lasciare traccia, si possono consultare libri ed appunti, non si devono consultare i compagni, pena l'annullamento dello scritto.
L'orale ha luogo subito dopo lo scritto (nello stesso giorno o nei giorni immediatamente succes-sivi) e verte di solito su argomenti trattati a lezione o a esercitazione e ha durata media di un'o-ra. L'orale normalmente consiste di due domande la cui valutazione viene mediata con lo scrit-to (2/3 orale, 1/3 scritscrit-to).
Pur non essendo fiscalmente richiesto il superamento dei corsi propedeutici, sono comunque possi-bili in sede dì esame richiami ai corsi dì Teoria dei Circuiti, Elettrotecnica, Dispositivi Elettronici ecc.
La mancata conoscenza di concetti fondamentali dei corsi precedenti comporta la riprovazione.
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NA411
Anno: 3 Impegno (ore):
Docente:
ELEnRONICA I
Periodo: 1
lezioni 78 esercitazioni:26 Marco GIORDANA
laboratorio: 12 (nell'intero periodo)
PRESENTAZIONE DEL CORSO
licorso ha lo scopo di fornire le nozioni di base relative al funzionamento dei dispositivi e dei sistemi elettronici, con particolare attenzione alle applicazioni digitali.
licorso si articola in due sezioni: le lezioni e le esercitazioni, che sono tra di loro in parte com-plementari ed in parte indipendenti.
Alle lezioni è demandatoilcompito dell'inquadramento complessivo della materia e,con riferi-mentoaicircuiti analogici, una ampia trattazione dell'amplificatore operazionale con la descri-zione di alcune sue applicazioni lineari e non lineari.
Leesercitazioni comprendono: cenni sulla tecnologia dei dispositivi elettronici,la definizione e l'inquadramento delle tecniche di progettazione per i circuiti digitali VSLI,l'utilizzo di strumen-tazione di base per la misura di semplici circuiti elettronici.
Le esercitazioni si svolgono sia in aula sia in laboratorio.Le modalità di svolgimento delle eser-citazioni in laboratorio dipendono dal numero degli studenti.
RE(lUISITI
Conoscenza dell'elettrotecnica di base.
PROGRAMMA