Guida degli insegnamenti
Syllabus
Partially translatedTradotto parzialmente
Simone ORCIONI
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea - [IT03] INGEGNERIA ELETTRONICA First Cycle Degree (3 years) - [IT03] ELECTRONICS ENGINEERING
Dipartimento: [040040] Dipartimento Ingegneria dell'InformazioneDepartment: [040040] Dipartimento Ingegneria dell'Informazione
Anno di corsoDegree programme year : 2 - Secondo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2022-2023
Anno regolamentoAnno regolamento: 2021-2022
Obbligatorio
Crediti: 9
Ore di lezioneTeaching hours: 72
TipologiaType: B - Caratterizzante
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-INF/01 - ELETTRONICA
Italiano
Italian language
Teoria dei circuiti: Leggi di Kirchhoff, analisi nodale, teoremi di sostituzione, rappresentazione dei due porte, connessioni dei due porte, trasformata di Laplace nell'analisi dei circuiti. Matematica: numeri complessi, derivate, integrali, equazioni differenziali del primo ordine, serie di Fourier. Diagrammi di Bode. Criterio di Nyquist.
Circuit Theory: Kirchhoff's Laws; nodal analysis; Substitution, Thevenin's and Norton's theorems; two-port netowork; Laplace transform. Mathematics: complex number, derivative, integral, first order differential equations, Fourier series. Bode diagrams. Nyquist theorem.
Corso 72 Ore:
• Lezioni di Teoria, 58 ore
• Esercitazioni, 14 ore
L’obiettivo del corso è quello di acquisire conoscenze in uno dei settori caratterizzanti l’Elettronica: i circuiti analogici. Il corso, integrando le conoscenze di base di teoria dei circuiti acquisite dai corsi precedenti, si pone come primo obiettivo di approfondire la conoscenza dei circuiti analogici basati su dispositivi lineari e non-lineari quali diodo, transistors e operazionale. Inoltre si studieranno e approfondiranno i circuiti con retroazione negativa, principalmente quelli basati sull'amplificatore operazionale. Questi obiettivi si esplicitano nel conoscere e comprendere le basi per l'analisi e la progettazione dei fondamentali blocchi circuitali analogici: amplificatori a singolo stadio, amplificatori retroazionati, amplificatori con operazionale, oscillatori.
Capacità di applicare conoscenze e comprensione.
Le conoscenze acquisite verranno testate attraverso l’analisi di circuiti analogici, il progetto dei fondamentali blocchi circuitali analogici, esercitazioni ed attività di laboratorio.
Competenze trasversali.
L’attività delle esercitazioni permette di stimolare la capacità di lavorare in gruppo, di applicare le conoscenze acquisite in un contesto reale ed integrare le conoscenze acquisite in altri corsi.
Knowledge and Understanding.
The course objective is to gain insights into one of the sectors that characterize Electronics: analog circuits. The course, integrating the basic knowledge of circuit theory acquired from previous courses, has the first objective to increase knowledge of analog circuits based on linear and non-linear devices such as diode, transistors and operational amplifier. Furthermore there will be studied the circuits based on negative feedback, above all those based on operational amplifier.
These objectives will be expressed by the knowledge and understanding of the basis for the analysis and design of fundamental analog circuit blocks: single stage amplifiers, feedback amplifiers, oscillators.
Capacity to apply Knowledge and Understanding.
The acquired knowledge will be tested through the analysis of analog circuits, the design of the fundamental analog circuit blocks and laboratory activities.
Transversal Skills.
The practise allow to stimulate the ability to work in teams, to apply their knowledge in a real context and integrate the knowledge gained in other courses.
1. Nozioni Introduttive
Analisi di circuiti non-lineari: linearizzazione, analisi in DC, analisi alle variazioni o AC. Richiami di elettrotecnica. Nozioni di base di elettronica dello stato solido: comportamento qualitativo di diodo, BJT, MOSFET.
2. Diodo
Caratteristica statica, modelli per grandi segnali. Circuiti con diodi: rettificatori, moltiplicatori, limitatori. Il diodo Zener.
3. Transistor: BJT e MOSFET
Modello per grandi segnali, modi di funzionamento, modello alle variazioni. Amplificatori a singolo transistor. Amplificatori a più stadi.
4. Amplificatore differenziale
Amplificatore differenziale, DC, AC, guadagno differenziale, guadagno di modo comune, CMRR, degenerazione di emettitore. Specchi di corrente. Specchi di corrente ad alte prestazioni. Amplificatore differenziale con carico attivo
5. Comportamento in frequenza
Diagrammi di Bode. Funzioni di rete, frequenze di taglio. Metodo delle costanti di tempo. Frequenze di taglio degli amplificatori a singolo transistor, Cascode, CC-CE.
6. Retroazione
Schema generale della retroazione negative e proprietà della retroazione negativa. Configurazioni fondamentali della retroazione: serie-parallelo, parallelo-serie, serie-serie, parallelo- parallelo. Il problema della stabilità nei circuiti retroazionati: Criterio di Nyquist, stabilità con i diagrammi di Bode. Compensazione. Metodo del guadagno d’anello.
7. Amplificatore operazionale
Modello di Gilbert dell’operazionale. Schema semplificato dell’OPAMP. Caratteristiche dell’operazionale: Caratteristiche in DC e AC. Circuiti con operazionale: circuiti senza memoria e con memoria, analisi e progetto. Effetti delle non-idealità dell’operazionale nei circuiti.
8. Oscillatori
Oscillatori quasi sinusoidali: determinazione della frequenza di oscillazione tramite linearizzazione, metodo del guadagno d’anello, metodo dell’equazione caratteristica. Oscillatori a tre punti. Oscillatore di Gouriet-Clapp. Oscillatori al quarzo: circuito equivalente e risonanza, circuiti. Oscillatori di rilassamento. Oscillatore di Pearson-Anson. Oscillatori di rilassamento con bipoli comandati in corrente. Oscillatore di rilassamento con operazionale. Oscillatori di rilassamento con bipoli comandati in tensione
9. Stadi di uscita
Stadi di uscita in classe A. Stadi di uscita in classe B.
1. Introduction
Non-linear circuit analysis: linearization, DC analysis, AC analysis. Elements of circuit theory. Elements of solid state electronics: qualitative behavior of diode, BJT, MOSFET.
2. Diode
DC characteristic, piecewise linear model, small-signal model. Circuits with diodes: rectifiers, multiplier, limiting. Zener diode.
3. Transistor: BJT and MOSFET
Large signal model, regions of operation, small-signal model. Single transistor amplifiers. Multi-stage amplifiers.
4. Differential amplifier
Differential amplifier with MOSFET, DC, AC, differential gain, common mode gain, CMRR, emitter degeneration. Differential amplifier with BJT. Current mirror. Advanced current mirror. Differential amplifier with active load.
5. Frequency behavior
Bode diagrams. Network and transfer functions, cut-off frequencies. Time constant method. Single stage amplifiers analyzed with the time constant method, cascade, CC-CE.
6. Feedback
Negative feedback general scheme and properties. The four feedback topologies: series- series, shunt-shunt, series-shunt, shunt-series. Stability of circuits with feed-back: Nyquist criterion, stability with Bode diagram.
7. Operational amplifier
Gilbert model of operational amplifier. Simplified schema of OpAmp. OpAmp characteristics: DC, AC. Circuits with OpAmp, with and without memory, analysis and design. Non- ideality of OpAmp.
8. Oscillators
Quasi-sinosoidal oscillators: method for finding the frequency through linearization. Colpitts and Hartley oscillators. Gouriet-Clapp oscillator. Quartz oscillators: equivalent circuit, resonance and circuits. Pearson-Anson oscillator. Relaxation oscillators: with current and voltage controlled non- linear bipole. Relaxation oscillator with OpAmps.
9. Power stages
Class A and B power stages.
La valutazione del livello di apprendimento degli studenti si articola in due prove:
- una prova scritta, consistente nella soluzione di un circuito, da completare in due ore; l'esercizio sarà diviso in più parti la cui soluzione può essere propedeutica per le successive;
- una prova orale, consistente nella discussione di uno o più temi trattati nel corso; durante la prova orale potrà anche essere richiesta la soluzione di semplici esercizi.
Il superamento della prova scritta è propedeutico all'accesso alla prova orale. La prova orale deve essere sostenuta nello stesso appello della prova scritta. Nel caso di esito negativo per la prova orale, gli studenti devono ripetere anche la prova scritta.
Criteri di valutazione dell'apprendimento.
Per superare con esito positivo l'esame gli studenti dovranno dimostrare di saper analizzare, risolvere e comprendere l'utilità dei circuiti appartenenti alle classi studiate durante il corso (ad esempio: amplificatori a singolo transistor, amplificatori con operazionale, amplificatori a più stadi con retroazione, oscillatori). Dovranno altresì dimostrare di aver compreso i metodi di analisi delle prestazioni dei circuiti (ad esempio: analisi in DC e AC, analisi nel dominio di Laplace o nel dominio delle frequenze reali, metodo delle costanti di tempo). Tutto questo non potrà essere raggiunto senza la conoscenza del funzionamento dei dispositivi presentati durante il corso stesso, nè delle principali nozioni di Elettrotecnica (Leggi di Kirchhoff, analisi nodale, teoremi di sostituzione, rappresentazione dei due porte) o Analisi Matematica (numeri complessi, derivate, integrali, equazioni differenziali del primo ordine) acquisite in altri corsi
Criteri di misurazione dell'apprendimento.
Ad ognuna delle prove è assegnato un punteggio espresso in trentesimi. La capacità di analizzare e risolvere circuiti verrà valutata attraverso la prova scritta. La soglia di accesso alla prova orale è fissata a quindici trentesimi. La conoscenza e comprensione degli argomenti trattati nel corso verrà valutata attraverso la prova orale.
Criteri di attribuzione del voto finale.
Perché l'esito complessivo della valutazione sia positivo, lo studente deve conseguire una valutazione non gravemente insufficiente della prova orale e la sufficienza nel voto finale.
Il voto della prova scritta è dato dalla media pesata dei voti delle singole parti dell'esercizio proposto.
Il voto finale è attribuito dalla media pesata del voto della prova scritta e della prova orale. Il peso attribuito alla prova orale è doppio di quello della prova scritta.
La lode è riservata agli studenti che, avendo svolto tutte le prove in modo corretto e completo, abbiano dimostrato una particolare brillantezza nella esposizione orale e nella redazione degli elaborati scritti.
Learning Evaluation Methods.
The evaluation of the student's learning consists of two parts:
- A written test, consisting in the solution of a circuit, to be completed in two hours; the exercise will be divided into parts whose solution may be propaedeutic for the next;
- An oral, consisting in the discussion of one or more topics covered in the course; during the oral exam the solution of simple exercises may also be required.
Students must pass the written test to access to the oral exam.
The oral exam must be sustained in the same exam session of the written test. In case of failure of the oral exam, the student must also repeat the written test.
Learning Evaluation Criteria.
The learning evaluation can be considered as positive if the student demonstrates the ability to analyze, solve and understand the usefulness of the circuits studied during the course (for example: single transistor amplifiers, operational amplifiers, multistage amplifiers with feedback, oscillators). Furthermore he must demonstrate an understanding of the methods of analysis of the circuit performances (eg analysis in DC and AC, analysis in the Laplace domain or in the frequency domain, method of the time constants). All this can not be achieved without the knowledge of the operation of the devices presented during the course, neither the main concepts of Electrical Engineering (Kirchhoff's Laws, nodal analysis, theorems of replacement, representation of the two ports) or Mathematics (complex numbers, derivative, integrals, differential equations of the first order) acquired in other courses.
Learning Measurement Criteria.
For each of the tests is assigned a score out of thirty. The ability to analyze and solve circuits will be assessed through the written test. The threshold for access to the oral test is fixed at fifteen thirtieths. Knowledge and understanding of the topics covered in the course will be evaluated through oral examination.
Final Mark Allocation Criteria.
In order that the overall outcome of the evaluation is positive, the student must achieve a rating of not severely inadequate oral test and at least sufficiency in the final grade. The written test is given by the weighted average of the ratings of the individual parts.
The final grade is given by the weighted average of the written and the oral test. The oral test has a double weight with respect the write test.
Praise is given to students who, having done all the tests so correctly, have demonstrated a particular brightness in the oral and in the written test.
Simone Orcioni, “Elettronica Analogica.” quinta edizione, www.amazon.it.
A. Sedra, K. Smith, "Microelectronics Circuits", Oxford Univsersity Press.
Esercizi e compiti risolti, reperibili sul sistema moodle di ateneo all'indirizzo https://learn.univpm.it
Simone Orcioni, “Elettronica Analogica.” quinta edizione, www.amazon.it.
A. Sedra, K. Smith, "Microelectronics Circuits", Oxford Univsersity Press.
Exercises and solved test, casn be found at moodle at https://learn.univpm.it
NO
NO
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento. Academic year 2022-2023
Università Politecnica delle Marche
P.zza Roma 22, 60121 Ancona
Tel (+39) 071.220.1, Fax (+39) 071.220.2324
P.I. 00382520427