Medicina e chirurgia HT (abilitante all'esercizio della professione di Medico Chirurgo)

Introduzione al corso. (2 h) Generalità sui segnali. Leggi di Ohm e Kirkhoff. Partitore di tensione e di corrente. Generatori controllati. Amplificatori (6 h) Amplificatori: generalità, simbolo circuitale, bilancio energetico, caratteristica di trasferimento, saturazione, non linearità, punto di lavoro. Guadagno. Rappresentazione circuitale degli amplificatori di tensione, corrente, transimpedenza e transconduttanza come reti due porte. Risposta in frequenza degli amplificatori: generalità. Filtro passa basso e passa alto RC passivo a singolo polo: calcolo del diagramma di Bode dell’ampiezza e della fase. Esempio di un amplificatore di tensione (rappresentato come rete due porte) passa basso e di un amplificatore di transconduttanza passa alto. Amplificatori operazionali (12 h) Amplificatori operazionali ideali. Introduzione alla controreazione. Configurazione invertente e non invertente. Calcolo del guadagno con il metodo della controreazione o con l’uguaglianza delle tensioni al morsetto invertente e non invertente. Effetto del guadagno ad anello aperto finito sul guadagno e resistenza di ingresso della configurazione invertente e non invertente. Effetto della banda finita sulla funzione di trasferimento dell’op-amp in configurazione non invertente. Costanza del prodotto banda-guadagno. Sommatore. Amplificatore differenziale. Amplificatore per strumentazione. Amplificatore operazionale come circuito integratore e derivatore ideale e reale. Risposta al gradino e all’impulso di un filtro passa-alto/basso passivo e di un amplificatore di transimpedenza a singola costante di tempo. Diodi (10 h) Introduzione all’elettronica dello stato solido: metalli, ossidi e semiconduttori. Silicio cristallino intrinseco, di tipo n e di tipo p. Livello di Fermi in semiconduttori intrinseco, p ed n. Equazione della corrente di deriva e di diffusione. Giunzione p-n: struttura a bande, funzionamento in diretta e inversa, equazione della corrente. Corrente di saturazione inversa. Diodo: simbolo circuitale. Risoluzione di circuiti contenenti diodi con il metodo grafico. Modello a stati del diodo. Limitatori di tensione. Modello per piccoli segnali del diodo. Diodo Zener: funzionamento e simbolo circuitale. Esercizi. Diodi in silicio cristallino e silicio amorfo come fotorivelatori nella radiografia digitale e nella TAC. MOSFET(14 h) Transistore MOSFET a canale n ad arricchimento: struttura, principio di funzionamento, equazioni della corrente. Regioni di triodo, pinch-off e interdizione: circuiti per grandi segnali. Caratteristiche di uscita Id-VDS e transcaratteristica Id-VGS in regione di pinch-off. Transistore MOSFET a canale p ad arricchimento. Circuiti di polarizzazione del MOS ed esercizi. Il transistore MOS come amplificatore. Circuito per piccoli segnali del MOSFET. Condensatori di blocco e di bypass. Retta di carico statica e dinamica. Esercizi. Calcolo dei guadagni e delle resistenze di ingresso e di uscita nelle configurazioni a source, drain e gate comune. Specchio di corrente semplice a MOS. Cella differenziale a MOS. Esercizi. Transcaratteristica del source comune. Amplificatori NMOS con carico attivo ad arricchimento. Effetto body. Amplificatori CMOS: struttura fisica e rappresentazione circuitale, specchio di corrente semplice, transcaratteristica, guadagno per piccoli segnali. Invertitore CMOS: transcaratteristica e guadagno per piccoli segnali. Esercizi. Elettronica digitale (8 h) Introduzione all’elettronica digitale. Sistema di numerazione binario. Invertitore ideale e non-ideale: caratteristiche di trasferimento. Parametri caratteristici: margini di rumore, potenza dissipata, tempi di propagazione, tempi di salita e discesa, PDP. Cenni sull’algebra booleana e sul sistema di numerazione binario. Sintesi di funzioni logiche tramite MINTERM. Conversione A/D e D/A (2 h) Conversione A/D: principi generali. Sample Hold. Pass-transistor. Convertitori A/D: flash e a doppia rampa. Convertitori D/A: a scala R-2R.

Fondamenti di elettrotecnica e di fisica II.

S. Sedra, K. Smith, “Circuiti per la Microelettronica”, Edizioni Ingegneria 2000 o Edizioni Edises

La frequenza è obbligatoria per almeno il 75% delle lezioni.

Prova scritta ed orale. La prova scritta consiste in una serie di esercizi atti a verificare il grado di conoscenza degli argomenti del corso. La prova orale consiste in una o più domande atte a verificare la capacità dello studente di collegare le varie parti del programma.

Lezioni frontali, esercitazioni, seminari