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Mattia BORGARINO
Professore Associato
Dipartimento di Ingegneria "Enzo Ferrari"
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Insegnamento: Elettronica I
Ingegneria elettronica (Offerta formativa 2022)
Obiettivi formativi
Il corso si prefigge di fornire le conoscenze necessarie per la comprensione del funzionamento fisico dei principali dispositivi elettronici non-lineari quali transistori e diodi e della loro applicazione per la realizzazione di circuiti elettronici analogici. Nel corso verranno illustrati a livello transistore i blocchi elementari che costituiscono un circuito elettronico analogico, con attenzione alla derivazione matematica delle loro proprietà circuitali fondamentali. Nel corso verranno fornite inoltre le metodologie di analisi di un circuito analogico, le quali saranno messe in pratica tramite lo svolgimento di alcuni esercizi.
Prerequisiti
Per poter seguire con profitto il corso è necessario possedere nozioni di base di elettrotecnica, fisica, analisi matematica ed algebra.
Programma del corso
Il contenuto del corso può essere suddiviso in nei seguenti principali argomenti
Dispositivi elettronici: diodo, BJT, MOSFET (2 CFU)
Polarizzazione e specchi di corrente (1 CFU)
Modello al piccolo segnale, montaggi elementari e cascode (1 CFU)
Amplificatori differenziali (1 CFU)
Risposta in frequenza (2 CFU)
Retroazione (2 CFU)
Amplificatori Operazionali CMOS a livello transistor (2 CFU)
Circuiti di base con amplificatori operazionali (1 CFU)
Metodi didattici
Dimostrazioni matematiche accompagnate da considerazioni qualitative. Risoluzione di semplici esercizi dove si applicano le metodologie di analisi e le conoscenze teoriche apprese durante il corso. Ci si avvarrà principalmente di slides powerpoint con eventualmente la dimostrazione in aula di qualche simulazione numerica.
Testi di riferimento
A.S.Sedra, K.C.Smith, Circuiti per la Microeletronica, Ed. Edises Università, 2019
B.Razavi, Fundamentals of Microelectronics, Ed. Wiley&Sons, 2008
Slides delle lezioni disponibili sulla piattaforma Dolly.
Lectures slides available on the Dolly platform.
Verifica dell'apprendimento
L’esame consiste in un colloquio strutturato, guidato dal docente, di una durata di circa 30 minuti. Gli esami si terranno nelle normali sessioni di esame. Non sono previste prove intermedie durante lo svolgimento del corso. Il colloquio orale prevede sia domande con risposta aperte sia l’impostazione della risoluzione analitica di un circuito proposto dal docente. Tramite le domande aperte il docente esplora la capacità del candidato sia di approfondire i dettagli così come di realizzare collegamenti tra vari argomenti e concetti affrontati nel corso. Con la proposta di una risoluzione analitica, il docente investiga le capacità dello studente di applicare quanto appreso per impostare nella giusta direzione l’analisi di un circuito analogico. Nella valutazione delle risposte aperte verrà data particolare importanza alla conoscenza degli schematici ed al loro principio di funzionamento. La capacità di impostare l’analisi di un circuito proposto dal docente sarà importante sebbene di minore peso. Infine meno importanza invece sarà data alle dimostrazioni matematiche relative alle proprietà fondamentali dei blocchi elementari affrontati durante il corso. Durante la prova orale non è ammesso l’uso di materiale didattico tranne che in occasione dell’impostazione dell’analisi del circuito proposto. Qui, in questo, caso è importante che lo studente dimostri di sapere dove andare a trovare le informazioni che permettono di tradurre in pratica l’impostazione risolutiva da lui proposta.
Risultati attesi
Conoscenza e capacità di comprensione (Primo descrittore)
Al termine del corso lo studente dovrà dimostrare di conoscere le tecniche di base di polarizzazione di un transistore e la genesi dei modelli equivalenti al piccolo segnale di transistori e diodi. Lo studente dovrà inoltre dimostrare di conoscere i montaggi elementari con le relative proprietà fondamentali, quali guadagno e resistenze di ingresso ed uscita. Lo studente dovrà dimostrare di conoscere le principali tecniche di analisi della risposta in frequenza di un circuito analogico. Lo studente dovrà dimostrare di conoscere il concetto di retroazione applicata ad un amplificatore elettronico con i relativi effetti, vantaggi e svantaggi sulle sue proprietà fondamentali, quali guadagno, resistenze di ingresso ed uscita, banda, linearità, margine di fase. Lo studente dovrà dimostrare di conoscere le tecniche di analisi di un amplificatore retroazionato nonché le principali tecniche di compensazione.
Conoscenza e capacità di comprensione applicate (Secondo descrittore)
Al termine del corso lo studente dovrà essere in grado leggere lo schematico di un semplice amplificatore riconoscendo al suo interno i montaggi elementari di cui è costituito. Lo studente dovrà essere in grado di calcolare il punto di polarizzazione del circuito e dedurre le principali proprietà al piccolo segnale, quali guadagno, resistenze di ingresso ed uscita. Lo studente dovrà essere in grado di ideare e sostenere argomentazioni relativamente anche a proprietà quali banda passante, stabilità e compensazione.
Autonomia di giudizio (Terzo descrittore)
Al termine del corso lo studente dovrà essere in grado di raccogliere ed interpretare gli aspetti più rilevanti di un amplificatore elettronico, possibilmente ipotizzando soluzioni migliorative.
Abilità comunicative (Quarto descrittore)
Al termine del corso lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di esporre le nozioni descritto dal Primo Descrittore, eventualmente integrando l’esposizione con sue idee. Altresì lo studente dovrà dimostrare di essere in grado di esporre concisamente possibili soluzioni a problemi circuitali, che dovessero emergere nel corso della prova orale.
Capacità di apprendere (Quinto descrittore)
Al termine del corso, lo studente dovrebbe essere in grado di intraprendere studi successivi con un alto grado di autonomia nonché di arrivare alla conoscenza, con il supporto di libri avanzati, di alcuni temi d’avanguardia nel proprio campo di studio.