Obiettivi Formativi

Il corso di “Elettronica I” vuole fornire le conoscenze di base dell’Elettronica (concetti e principi primi) partendo dallo studio del funzionamento e dalle applicazioni circuitali dei componenti discreti a semiconduttore (diodi e transistors) che costituiscono i circuiti integrati. Le applicazioni riguardano il ramo dell’ Elettronica discreta, di bassa potenza e di bassa frequenza. In particolar modo vengono studiati i circuiti per il condizionamento del segnale nel dominio del tempo e i circuiti amplificatori a singolo transistor. Gli argomenti vengono affrontati dal punto di vista dell’analisi e della progettazione ricorrendo al continuo supporto della simulazione assistita al calcolatore attraverso l’uso del simulatore circuitale SPICE.

Learning Goals

analysis and design of electronic circuits based on diodes and transistors

Metodi didattici

Il corso è composto di lezioni (teoria) ed esercitazioni. Le lezioni si svolgono attraverso la proiezione di slide e materiale didattico messo a disposizione dal docente. Le esercitazioni riguardano la risoluzione di compiti di esami comprensivi della parte riguardante la simulazione SPICE.

Teaching Methods

Lectures based on theory and exercises

Prerequisiti

Per affrontare il corso di “Elettronica I” è necessaria la capacità di risolvere le reti elettriche lineare in regime DC e AC.

Prerequisites

Theory of AC/DC linear electrical circuits

Verifiche dell'apprendimento

La verifica consiste in una prova scritta ed una prova orale opzionale integrativa. Gli studenti che frequentano il corso possono superare la parte scritta attraverso lo svolgimento di due prove parziali (relative alle due parti del corso) effettuate in itinere.

Assessment

Written test and oral test.

Programma del Corso

Il programma del corso è costituito da una introduzione e da due parti principali. Nella parte introduttiva viene presentata l’Elettronica attraverso la sua evoluzione storica e vengono richiami i concetti e le metodologie principali per la risoluzione delle reti elettriche in regime DC e AC. In particolare vengono introdotti i concetti di funzionamento in regime di piccolo segnale e la metodologia per la linearizzazione delle reti non lineari e quello di resistenza equivalente. Nell’introduzione viene inoltre presentato il simulatore circuitale PSPICE con esempi di simulazione. La prima parte principale del corso riguarda lo studio dei dispositivi elettronici a semiconduttore (resistori, diodi, transistors BJT, JFET e MOSFET) con cenni di Elettronica dello stato solido (mobilità, conduzione per elettroni/lacune, drogaggio, conduzione per drift/diffusione) e sui processi tecnologici di fabbricazione (impiantazione, diffusione, crescita, deposizione). Per ogni dispositivo presentato vengono forniti cenni di elettronica dello stato solido per giustificarne il comportamento elettrico, viene presentato il modello corrente-tensione di ampio e piccolo segnale includendo gli effetti di non idealità, il modello SPICE, la metodologia di analisi dei circuiti e applicazioni. In particolare per i diodi vengono studiate applicazioni come i circuiti limitatori, i circuiti raddrizzatori a semionda, i circuiti regolatori. Vengono anche presentati brevemente applicazioni dell’optoelettronica che coinvolgo i fotodiodi, le celle solari e i diodi LED. Le applicazioni dei transistors presentate nella prima parte riguardano i circuiti di polarizzazione in continua, i riferimenti e i driver di corrente. Nella seconda parte vengono studiati i circuiti amplificatori a transistori discreti. Nell’introduzione vengono forniti i concetti di amplificazione, modellizzazione di piccolo segnale, limiti di funzionamento lineare, distorsione armonica e polarizzazione. Vengono studiate in modo dettagliato le configurazioni fondamentali di amplificatori a singolo transistor sia nel caso di BJT che nel caso di MOSFET/JFET (guadagni, resistenze di ingresso/uscite, limiti di funzionamento in regime lineare) a medie frequenze. Infine viene discussa la risposta in frequenza degli amplificatori con particolare attenzione ai metodi approssimati per il calcolo dei limiti di banda.

Course Syllabus

Elements of theory of linear electrical networks; circuit simulation with SPICE; models of solid state electronic devices (diodes, bipolar transistors and MOSFETs); circuits based on diodes and transistors; linear amplifiers with BJTs and MOSFETs