Elettronica I - C. Guazzoni

ELETTRONICA I (Corso di Laurea in Ing. Biomedica)- a.a. 2004/2005
Dr. Chiara GUAZZONI
a

a n.b. 1: il materiale qui presente deve essere inteso come un sussidio per il corso, non sostituisce in alcun modo il libro di testo e non rappresenta la totalita' degli argomenti affrontati a lezione.
n.b. 2: il materiale pubblicato su questo sito non puo' essere commercializzato, distribuito, o diffuso a pagamento con nessun mezzo.

AVVISI:

1) per le prove in itinere e gli appelli di esame e' necessario portare i propri fogli sia per la bella (fogli protocollo) che per la brutta copia.

ESITI APPELLO 5 SETTEMBRE (laureandi e non): in ottemperanza alle nuove normative del Politecnico di Milano concernenti la privacy, gli esiti sono affissi nella bacheca della Sezione Elettronica in via Golgi, 40. La visione dei compiti si terra' nell'ufficio del docente (via Golgi, 40) martedi'13 settembre dalle 15:00 alle 16:30. Coloro che intendono rifiutare il voto riportato sono tenuti a comunicarlo al docente di persona durante l'orario di visione compiti o via e-mail (Chiara.Guazzoni@polimi.it) entro martedi' 13 settembre alle 18:00.

PROVE IN ITINERE E APPELLI: TESTI (TUTTI) E SOLUZIONI (QUALCUNA...)

LUCIDI E ARGOMENTI DELLE LEZIONI

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI DETTAGLIATI PROVE DI AUTOVALUTAZIONE

PROVE IN ITINERE E APPELLI: TESTI (TUTTI) E SOLUZIONI (QUALCUNA)
A.A. 2001/2002:
TESTI E EVENTUALI SOLUZIONI
A.A. 2002/2003:
TESTI E EVENTUALI SOLUZIONI
A.A. 2003/2004:
TESTI E EVENTUALI SOLUZIONI
A.A. 2004/2005:
TESTI E EVENTUALI SOLUZIONI

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI DETTAGLIATI

Riferimenti bibliografici dettagliati, Sedra-Smith 4° edizione

Riferimenti bibliografici dettagliati, Sedra-Smith 5° edizione

LEZIONI

Lezione 1: Introduzione al corso e richiami di elettrotecnica
Segnali analogici e digitali
informazioni generalita', modalita' d'esame, libro di testo e conoscenze di base
rappresentazione di un segnale nel dominio del tempo e della frequenza - serie di Fourier
rappresentazione di un segnale nel dominio del tempo e della frequenza - serie di Fourier
esempio di segnale analogico campionato
Richiami leggi di Kirchhoff.
Equivalente Thevenin e Norton.
Concetto di impedenza.
Principio di sovrapposizione degli effetti.
Esercizi con resistenze.

Lezione 2: Richiami di elettrotecnica
Richiami sull'analisi delle reti in regime transitorio
Condensatori.
Reti elettriche (RC, CR) nel dominio del tempo.
Partitore compensato.
Esercizi.

Lezione 3: Analisi di reti RC nel dominio della frequenza
Introduzione all'amplificatore operazionale e teoria della retroazione
Reti elettriche (RC, CR) nel dominio della frequenza.
Diagrammi di Bode.
Esercizi.
Amplificatore operazionale ideale.
Amplificatore operazionale usato come comparatore.
Configurazione invertente: analisi con leggi di Kirchhoff.
Retroazione negativa.

Lezione 4: Amplificatore operazionale:
calcolo del guadagno d'anello e configurazioni elementari
Concetto di guadagno d’anello e metodo di calcolo.
Analisi della configurazione invertente alla luce della teoria della retroazione.
Configurazione invertente: calcolo del guadagno d'anello e del guadagno reale.
Configurazione non-invertente, buffer di tensione, amplificatore sommatore invertente.

Lezione 5: Amplificatore operazionale:
configurazioni elementari e non idealita'
Amplificatore sommatore non invertente. Amplificatore delle differenze. Amplificatore per strumentazione.
Non idealita' dell'operazionale: tensione di offset, correnti di bias. Compensazione delle correnti di bias in diverse configurazioni.

Lezione 6: Amplificatore operazionale:
configurazioni con impedenze generalizzate e filtri
Configurazione invertente con impedenze generalizzate.
Filtro passa-basso.
Filtro passa-alto e passa-banda.
Filtro passa-tutto.
Integratore di Miller ideale.
Effetto delle non-idealita' nell'integratore di Miller.
Integratore approssimato.

Lezione 7: Amplificatore operazionale:
derivatore e analisi per grandi segnali
Derivatore.
Analisi per grandi segnali dell'amplificatore operazionale: effetto della corrente di uscita finita dell'amplificatore operazionale, slew-rate.

Lezione 8: Amplificatore operazionale:
risposta in frequenza
Risposta in frequenza e larghezza di banda dell'amplificatore operazionale.
Effetto della retroazione sulla banda.
Calcolo dell'andamento in frequenza della funzione di trasferimento per via grafica.

Lezione 9: Retroazione positiva e generatori di forme d'onda
Retroazione positiva.
Bistabile.
Trigger di Schmitt invertente e non invertente.
Generatore di onda quadra (multivibratore astabile).
Generatore di onda triangolare.

Lezione 10: Ieri, oggi, domani dell'elettronica integrata e cenni di fisica dei semiconduttori
elettronica integrata ieri, oggi e domani
la lezione di Kilby per il conferimento del premio Nobel
http://www.archimedes.sns.it/dsac/ : "Dal silicio al computer" - ciclo di lezioni su web
http://jas2.eng.buffalo.edu/applets/education/solid/unitCell/home.html : visualizzazione 3D dei cristalli semiconduttori
Fisica dei semiconduttori: corrente elettrica e conduzione nei metalli.
tavola periodica degli elementi
Semiconduttori puri e drogati. Correnti di diffusione.

Lezione 11: Giunzione pn e diodo a giunzione
giunzione pn all'equilibrio
polarizzazione diretta e inversa della giunzione pn
realizzazione del diodo in tecnologia planare
Caratteristica I-V del diodo
Modelli equivalenti del diodo.
Esempi circuitali.
Circuiti di clipping a diodi.
tutti i lucidi della lezione11 zippati

Lezione 12: Transistore MOS
struttura MOS - concetti di base
corrente nel MOSFET
Caratteristiche di uscita e funzionamento come resistore variabile.
Funzionamento come generatore di corrente.
Estensione al caso di un pMOSFET.
Transcaratteristica, transconduttanza, concetto di piccolo segnale.
tutti i lucidi della lezione 12 zippati

Lezione 13: Transistore MOSFET come amplificatore lineare e stadio source a massa
Stadio source a massa: polarizzazione, guadagno, errore di linearita'

Lezione 14: Stadi a MOSFET
Stadio source a massa: stabilita' della polarizzazione
Stadio source a massa con degenerazione sul source: polarizzazione, guadagno, errore di linearita', stabilita' della polarizzazione, effetto della capacita' di bypass.
Stadio source follower: polarizzazione, guadagno, resistenza di uscita.

Lezione 15: Stadi differenziali a MOSFET e generatori di corrente a MOSFET
Utilita' e impiego degli stadi differenziali.
Stadio differenziale a MOSFET con generatore di coda ideale: polarizzazione, guadagno differenziale, guadagno di modo comune, CMRR, resistenza di ingresso differenziale e di modo comune.
Stadio differenziale a MOSFET con generatore di coda resistivo: polarizzazione, guadagno differenziale, guadagno di modo comune, CMRR, resistenza di ingresso differenziale e di modo comune.
esercitazione sugli stadi differenziali (alcuni esercizi sono un po' difficili e contengono qualcosa che non avete in programma)
Generatori di corrente a MOSFET.
Specchio di corrente

Lezione 16: Logica CMOS e inverter CMOS - analisi statica
sistema digitale e famiglie logiche
tecnologia CMOS
invertitore logico ideale
caratteristica di trasferimento reale e margini di rumore
effetti della tensione di alimentazione e della diversita' dei fattori di forma sulla caratteristica di trasferimento
tutti i lucidi della lezione 16 zippati

Lezione 17: Inverter CMOS - analisi dinamica e porte logiche CMOS
Calcolo del ritardo di propagazione dell'inverter.
Fan-in e Fan-out.
Calcolo della potenza dissipata dall'inverter.
operazioni logiche booleane fondamentali
scala di integrazione e porte logiche elementari CMOS
porta logica NOR CMOS
porta logica NAND CMOS
teorema di De Morgan e sue applicazioni

Lezione 18: Cenni ai circuiti logici sequenziali
circuiti sequenziali
latch SET-RESET (S-R)
timing di un latch S-R
latch SET-RESET con enable
latch D
flip-flop
flip-flop D

PROVE DI AUTOVALUTAZIONE - in realta' pensati per fondamenti di Elettronica per Ingegneria Elettronica, ma... meglio che niente, non spaventatevi!

Reti lineari (pensati espressamente anche per voi...)
Esercizi e soluzioni

Circuiti con diodi
Esercizio 1
Soluzione esercizio 1
Esercizio 2
Soluzione esercizio 2
Esercizio 3
Soluzione esercizio 3
Esercizio 4
Soluzione esercizio 4
Esercizio 5
Soluzione esercizio 5