Docente/i: Giuseppe Martini   Sabina Merlo  

Denominazione del corso: Elettronica I(per Bioingegneria)
Codice del corso: 502498
Corso di laurea: Bioingegneria
Sede: Pavia
Settore scientifico disciplinare: ING-INF/01
L'insegnamento è caratterizzante per: Bioingegneria
Crediti formativi: CFU 9
Sito web del corso: http://www-3.unipv.it/ele1/

Obiettivi formativi specifici

Il corso ha lo scopo di fornire le conoscenze di base nel campo dell’Elettronica. Partendo dalle conoscenze generali di Fisica e Matematica, è dapprima illustrato il concetto di informazione, e successivamente vengono introdotte le tecniche elettroniche di elaborazione dell’informazione. Dopo aver richiamato i concetti ed i teoremi fondamentali relativi ai circuiti lineari, si considera l’Amplificatore Operazionale e le sue applicazioni circuitali. Si introducono i componenti a semiconduttore: diodi, transistori bipolari e ad effetto di campo. Sono descritte le caratteristiche funzionali dei singoli componenti, in relazione al loro impiego, in particolare negli stadi di amplificazione e nell'invertitore logico. L’ultima parte del corso è dedicata ai circuiti digitali in tecnologia MOS ed alle memorie. Il corso ha un duplice valore formativo ed informativo; esso introduce, da un lato, alle metodologie tipiche dell’Elettronica e, dall’altro, fornisce cognizioni di analisi e progetto di circuiti elettronici aventi valore professionale. È prerequisito essenziale per tutti gli altri corsi a carattere elettronico.

Programma del corso

Informazione, segnali analogici e digitali
Comunicazioni, calcolatori, controllo e componenti.

Circuiti lineari
Bipoli lineari e non lineari. Amplificatori, loro modelli e risposta in frequenza. Teoremi di Thevenin e di Miller. Risposta in frequenza e nel tempo di reti con una sola costante di tempo (reti STC). Rappresentazione grafica della risposta infrequenza; diagrammi di Bode.

Amplificatori operazionali
Amplificatori operazionali ideali e relative funzioni circuitali. Configurazioni invertenti e non invertenti. Effetti del guadagno e della banda finiti.

Diodi
Il diodo ed il suo utilizzo circuitale. Il diodo a semiconduttore; struttura e principio fisico, caratteristica corrente-tensione e comportamento con la temperatura. Diodi a valanga e Zener. Circuiti statici con diodi. Modello del diodo per ampi e piccoli segnali.

Circuiti non lineari
Raddrizzatori a semplice e doppia semionda. Rivelatore di picco. Circuiti di aggancio. Limitatori e comparatori.

Il FET Metallo-Ossido-Semiconduttore (MOSFET)
Il MOSFET a svuotamento; strutture, principio fisico, caratteristiche. Il MOSFET ad accumulo Polarizzazione del MOSFET ad accumulo in circuiti discreti. Amplificatori per piccoli segnali con MOSFET. Amplificatori a stadio singolo con sorgente, con gate e con drain comune. Amplificatori MOS integrati come carichi attivi. Amplificatori con CMOS. Le porte di trasmissione lineari con MOS.

Il transistore a giunzione (BJT)
Strutture e principio fisico di funzionamento. Simboli e modelli lineari. Caratteristiche esterne corrente-tensione. Polarizzazione di circuiti con transistori. Amplificatori con transistori; circuito equivalente per piccoli segnali. Polarizzazione ed analisi grafica per circuiti discreti; stadi con emettitore o con collettore comune. Il comportamento per ampi segnali.

Circuiti digitali MOS
La caratteristica dell’invertitore. L’invertitore C-MOS. Circuiti logici con C-MOS. Il circuito bistabile. Generatori di forme d’onda. Memorie ad accesso casuale (RAM) e memorie a sola lettura (ROM).

Prerequisiti

Padronanza della matematica delle scuole secondarie (algebra, trigonometria, logaritmi). Calcolo differenziale e numeri complessi. Principi di Elettromagnetismo. Elementi di analisi dei circuiti elettrici.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 52
Esercitazioni (ore/anno in aula): 22
Attività pratiche (ore/anno in aula): 16

Materiale didattico consigliato

A. Sedra, K. Smith. Microelectronic circuits - Sixth International Edition. Oxford University Press. Testo fondamentale.

F. Maloberti, G. Martini. Esercizi di Elettronica Applicata. Ed. Spiegel (1998), Milano.

Y. Tsividis. A First Lab in Circuits and Electronics. John Wiley & Sons, Inc., New York (2002). Testo per consultazione.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L’esame finale consiste in una prova orale, preceduta da una prova scritta.