Ingegneria Gestionale

• Struttura di un sistema elettronico e generalità sui segnali: Schema a blocchi di un generico sistema elettronico e descrizione dei suoi componenti e sotto-sistemi principali: trasduttore, attuatore, amplificazione, alimentazione, elaborazione analogica e digitale, conversione A/D. Segnali impulsivi e di potenza. Trasformata di Fourier e di Laplace, serie di Fourier. Segnali analogici e digitali. Concetti di banda, dinamica, potenza dissipata. • Elementi di fisica dei semiconduttori: differenza tra metalli, semiconduttori e isolanti; mobilità, resistività e conducibilità; corrente di deriva; funzione di distribuzione di Fermi-Dirac; concetto di lacuna; drogaggio di tipo p e di tipo n; legge dell’azione di massa; corrente di diffusione; relazioni di Einstein; concetto di barriera di potenziale; cenni alla struttura cristallina del silicio. • Amplificatori: Amplificatori di segnale e di potenza in un sistema elettronico: definizione di Guadagno di tensione e di potenza, di potenza istantanea e potenza media, di efficienza. Transcaratteristica statica ideale e reale di un amplificatore: intervallo dinamico di ingresso e di uscita. Banda passante e banda frazionale. Funzione di trasferimento. Tracciamento dei diagrammi di Bode (modulo e fase) per termine costante, monomio, binomio, e trinomio con discriminante < 0. • Amplificatori Operazionali: Schema a blocchi e proprietà di idealità, configurazione invertente e non invertente. Amplificatori differenziali, amplificatori per strumentazione, integratori e derivatori realizzati con amplificatori operazionali. • Diodo a giunzione p-n: profilo della densità di carica fissa, del campo elettrico e del potenziale in una giunzione p-n; descrizione del flusso di portatori in polarizzazione diretta e inversa; caratteristica tensione-corrente del diodo; concetto di retta di carico; modelli del diodo per grandi segnali; metodo degli stati per l’analisi di circuiti contenenti diodi; raddrizzatore a singola semionda e a doppia semionda; raddrizzatore a filtro capacitivo; modello per piccoli segnali e corrispondente metodo di analisi. • Diodo Zener: effetto Zener e moltiplicazione a valanga; regolatore di tensione a diodo Zener. • Transistor bipolare a giunzione: struttura e principio di funzionamento; modello di Ebers e Moll e modelli lineari semplificati nelle diverse regioni di funzionamento; descrizione del transistor come rete due porte; caratteristiche di ingresso e di uscita a emettitore comune; analisi grafica per la determinazione del punto di riposo e del punto di lavoro dinamico; metodo di analisi per grandi segnali; derivazione della caratteristica ingresso-uscita di un amplificatore a emettitore comune; circuito equivalente per piccoli segnali del transistor; punto di riposo e guadagno in tensione dell’amplificatore a emettitore comune; specchio di corrente semplice e generatore di corrente a specchio. • Transistor a effetto di campo: struttura e principio di funzionamento del MOSFET ad arricchimento; modello quadratico per grandi segnali; descrizione del transistor come rete due porte; caratteristiche di trasferimento e di uscita a source comune; analisi grafica per la determinazione del punto di riposo e del punto di lavoro dinamico; metodo di analisi per grandi segnali; derivazione della caratteristica ingresso-uscita di un amplificatore a source comune; circuito equivalente per piccoli segnali del transistor; punto di riposo e guadagno in tensione dell’amplificatore a source comune; specchio di corrente semplice e generatore di corrente a specchio. • Controreazione: Principi della reazione e configurazioni base. Effetti della controreazione su valore e stabilizzazione del guadagno, su frequenza di taglio, resistenza di ingresso e di uscita. Analisi delle configurazioni a blocchi degli amplificatori di tensione, corrente, transconduttanza e transresistenza controreazionati. Analisi dell’amplificatore operazionale in configurazione invertente come circuito controreazionato. Reazione negativa e positiva, stabilità di una rete 2-porte in relazione ai poli della funzione di trasferimento: cenni all’oscillatore sinusoidale. Circuiti in reazione positiva: il Trigger di Schmitt. Il multivibratore astabile come generatore di segnali ad onda quadra: calcolo del periodo. • Elettronica digitale: algebra booleana (livelli logici, operatori fondamentali e simbologia, teoremi fondamentali, leggi di De Morgan); funzioni binarie, forme canoniche, teorema di espansione di Shannon; cenno ai dispositivi PLA; insiemi di porte logiche universali; forme minime (cenni); porte logiche in tecnologia CMOS; circuiti sequenziali, macchine sincrone di Moore e di Mealy, latch, flip-flop e registri. • Convertitori A/D e D/A: Principi della conversione: errore di quantizzazione, teorema del campionamento. Convertitori A/D di tipo flash e a doppia rampa. Convertitori D/A a resistori pesati e con rete a scala R-2R.

Teoria dei circuiti lineari, fondamenti di elettromagnetismo e elementi di calcolo differenziale.

Adel Sedra, Kenneth C. Smith, Circuiti per la microelettronica, Ed. italiana a cura di A. Ferrari, Edizioni Ingegneria 2000 (1994) Jacob Millman, Arvin Grabel, Pierangelo Terreni (a cura di), Microelettronica, McGraw-Hill (1994) John Crowe, Barrie Hayes-Gill, Introduction to Digital Electronics, Butterworth-Heinemann (1998) Dispense a cura dei docenti.

La frequenza del corso non è obbligatoria, ma è fortemente consigliata.

Prova scritta, consistente in esercizi sugli argomenti del corso.

Lezioni ed esercitazioni.