Programma del corso Elettronica Analogica - 6 CFU
Elettronica Analogica - Programma fino all'a.a. 2009/10
Crediti: 6
Introduzione. Ruolo dell'elettronica analogica. Richiami: segnali analogici e digitali, leggi di Kirchoff, principio di sovrapposizione degli effetti. Esempi di analisi di partitori di tensione e corrente. Teorema di Thevenin e sua applicazione in presenza di generatori comandati.
Amplificazione di potenza e necessità di componenti non lineari (dispositivi elettronici) per realizzarla. Esempio di operazione non lineare (conversione di frequenza).
Diodi. Cenni ai materiali semiconduttori, drogaggio e principi di funzionamento della giunzione pn. Diodo e relativa equazione. Cenni agli effetti parassiti e agli effetti della temperatura.
Esempio di analisi di circuito con diodo e resistenza: risoluzione numerica. Introduzione del modello del diodo approssimato e sua applicazione. Esempio di analisi di circuiti a più diodi.
Circuiti di alimentazione. Raddrizzatore a semplice semi onda con carico resistivo.
Forme d'onda e valori di rating del diodo. Calcolo del fattore di ondulazione. Componente continua di corrente e saturazione del trasformatore di ingresso. Raddrizzatore a doppia semionda con carico resistivo. Forme d'onda e valori di rating dei diodi.
Raddrizzatore a doppia semionda. Calcolo del fattore di ondulazione. Progetto del filtro capacitivo ed implicazioni sulle prestazioni in ingresso e in uscita. Regolazione DC/DC. Regolazione con diodo Zener. Dimensionamento e vincoli (regolazione, rendimento, corrente del carico). Regolatore DC/DC
switching. Relazione ingresso uscita. Modulatore PWM.
DC/DC switching. Analisi di massima. Utilizzo di trasformatori ed elementi filtranti compatti. Uso della retroazione per stabilizzare la tensione di uscita.
Transistore bipolare. Struttura e principio di funzionamento; modello di Ebers-Moll;
regioni di funzionamento ed equazioni corrispondenti; caratteristiche I/V di ingresso e uscita.
Modello a singolo generatore di corrente. Effetto Early. Modelli semplificati ed analisi stazionaria.
Esempi di applicazione.
Il transistore come amplificatore. Analisi con metodo grafico; guadagno di tensione/corrente (potenza). Amplificatore di potenza in classe A: calcolo del rendimento (interpretazione grafica);
distorsione; temperatura di giunzione, dissipazione di potenza e resistenza termica.
Polarizzazione e problema della dispersione dei parametri. Tensione impressa, resistenza di base, resistenza di emettitore. Specchio di corrente.
Amplificazione di piccoli segnali. Linearizzazione. Diodo: modello linearizzato;
esempio di applicazione. Transistore bipolare: modello linearizzato; esempio di applicazione.
Stadi amplificatori elementari. Capacità di accoppiamento e parassite. Concetto di banda passante e centro banda. Emettitore comune: analisi delle funzioni di rete fondamentali (Ri, Ro, Av, Ai). Proprietà di amplificatori di tensione, di corrente, cenni ad amplificatori a trans-conduttanza e trans-resistenza.
Effetto della resistenza di emettitore sul guadagno di un E.C.. Funzioni di rete di amplificatore a collettore comune. Utilizzo del C.C. come separatore in ingresso e in uscita. Funzioni di rete di amplificatore a base comune.
Circuito a piccoli segnali per FET. Funzioni di rete di amplificatore a drain comune ed analogia con amplificatore a collettore comune.
Risposta in BF di stadi amplificatori. Effetto della capacità CE e calcolo della funzione di risposta armonica (diagramma di Bode delle ampiezze). Effetto degli altri condensatori di disaccoppiamento. Ipotesi di polo dominante e calcolo della frequenza di taglio inferiore con il
metodo delle costanti di tempo in corto circuito.
Risposta in AF di stadi amplificatori. Richiami su capacità parassite nei BJT e FET.
Emettitore comune: guadagno di corrente in c.c., frequenza di taglio e di transizione; guadagno di tensione, effetto Miller, frequenza di taglio.
Cenni a limiti di banda di stadi a collettore comune e base comune. Metodo delle costanti di tempo a circuito aperto.
Amplificatori operazionali. Richiami sulla retroazione negativa e proprietà di desensibilizzazione. Necessità di amplificatori ad elevato gaudagno. Amplificatore operazionale:
caratteristiche ideali. Corto circuito virtuale. Soluzione a riposo (retroazione negativa).
Amplificatore non invertente. Inseguitore di tensione. Amplificatore invertente. Amplificatore sottrattore e sommatore. Effetto della retroazione su resistenza di ingresso e di uscita di un amplificatore di tensione non invertente. Invertitore di impedenza e cenni a filtri attivi. Integratore ideale e "reale" (filtro passa-basso attivo).
Non idealità degli operazionali. CMRR. Correnti di polarizzazione e di offset.
Offset di tensione. Compensazione dell'offset. Limiti in frequenza.
Polo dominante e criterio di compensazione. Prodotto guadagno larghezza di banda.
Elaborazione differenziale dei segnali. Amplificatori a più stadi ed accoppiamento a condensatore e diretto. Vantaggi e svantaggi. Elaborazione differenziale dei segnali.
Amplificatore differenziale. Analisi dei modi differenziale e comune. CMRR.
Generatore di corrente e carico attivo.
Esercitazioni: Il corso comprende, oltre alle lezioni teoriche, esercitazioni scritte svolte in aula consistenti nella analisi o nel progetto di circuiti.
