Elenco degli argomenti trattati nei file di

Elettronica Applicata




Capitolo 1 - Argomenti introduttivi

Un po' di storia dell'elettronica.
Premesse varie. Segnali analogici e digitali. Low voltage. Range di frequenza e approssimazione dei “parametri concentrati”
Componenti e circuiti elettronici. Limiti di validità.
Definizione di “caratteristica elettrica” di un dispositivo
    Caratteristiche statiche e dinamiche
Linearità di un elemento e di un circuito. Il principio della sovrapposizione degli effetti. Esempi vari
Teorema di Thevenin. Esempi vari
Operazioni di shift dei generatori di corrente
Equivalente di Miller
    Introduzione. Circuito equivalente di Miller. Esempio

 

Capitolo 2 - Punto operativo di un circuito


Introduzione.
Circuito con un solo elemento non-lineare (diodo): metodo del fixed point
Esempio: circuito con un solo elemento non-lineare (diodo)
Esempio: circuito con un solo elemento non-lineare (diodo Zener)
Esempio: circuito con due elementi non lineari
Circuito con 3 elementi non lineari
Approssimazione lineare a tratti delle caratteristiche
Teoremi generali per i circuiti resistivi
 

Capitolo 3 parte I - Diodi: analisi statica e di piccolo segnale

Introduzione
Riepilogo sui principi di funzionamento del diodo
    Descrizione fisica della omogiunzione all’equilibrio. Relazione tra drogaggio ed estensione della RCS
    Polarizzazione di una omogiunzione. L’equazione del diodo reale.
    Fenomeno della rottura della giunzione.
        Rottura per effetto tunnel. Rottura per moltiplicazione a valanga.
        Influenza della concentrazione di drogante e della temperatura sulla tensione di rottura.
    Comportamento elettrico di un diodo a giunzione ideale p-n.
        Capacità di transizione e di diffusione. Circuito equivalente di un diodo in regime stazionario.
Comportamento del diodo per piccoli segnali
    Introduzione. Esempio numerico. Errore di non-linearità. Distorsione armonica.

 

Capitolo 3 parte II - Circuiti limitatori a diodi


Introduzione. Caratteristica di trasferimento di un circuito limitatore di tensione. Osservazioni varie
Impiego di un circuito limitatore di tensione.
Perfezionamenti del circuito
   Caratteristica di un circuito limitatore reale: conduttanza finita del diodo in conduzione
Metodo analitico per la determinazione della caratteristica di trasferimento
Limitazione di una tensione sinusoidale
Impiego di un diodo Zener per un circuito limitatore
 

Capitolo 4 - Circuiti raddrizzatori ed alimentatori

Introduzione ai raddrizzatori. Caratteristica di funzionamento di un circuito raddrizzatore a singola semionda.
Impiego di un raddrizzatore su una tensione sinusoidale
Realizzazione di un circuito alimentatore
    Analisi delle prestazioni di un circuito raddrizzatore a singola semionda.
    Inserimento di una capacità nel circuito raddrizzatore.
        Descrizione. Influenza della capacità sulla tensione sul carico. Sollecitazioni sul diodo
    Relazione tra tensione e corrente in uscita
    Circuito stabilizzatore. Indici di prestazione del circuito stabilizzatore
    Raddrizzatore a doppia semionda
        Ponte di Graetz
    Struttura completa di un alimentatore
    Esempio numerico
 

Capitolo 5 - JFET: analisi statica

Introduzione ai FET
Riepilogo sul funzionamento di un JFET. Caratteristiche tecnologiche di un JFET a canale n
Principi di funzionamento di un JFET. Equazioni della corrente per un JFET a canale n.
Caratteristiche statiche di un JFET a canale n
    Caratteristica I-V alla porta di in ingresso. Caratteristica I-V alla porta di uscita. Transcaratteristica I-V
Transconduttanza
    Transconduttanza in zona di saturazione. Transconduttanza in zona lineare
Conduttanza di uscita
    Effetto della modulazione della lunghezza di canale
    Conduttanza di uscita in zona di saturazione. Conduttanza di uscita in zona lineare: JFET come resistore variabile
Caratteristiche statiche di un JFET a canale p 18
Modello statico del JFET per grandi segnali
Circuito invertitore a JFET
    Introduzione. Determinazione del punto operativo. Caratteristica di trasferimento in tensione
    Funzionamento analogico: amplificatore di tensione. Guadagno di tensione
 

Capitolo 6 - MOSFET: analisi statica e di piccolo segnale

Richiami sui MOSFET
    Introduzione ai MOSFET: struttura tecnologica e simbolo circuitale.
    Principi di funzionamento. Zona lineare. Zona di saturazione
    Caratteristica corrente-tensione alla porta di uscita. Transcaratteristica I-V.
    Il fattore di transconduttanza e la transconduttanza
        Transconduttanza in zona di saturazione. Transconduttanza in zona lineare
Conduttanza di uscita e modulazione della lunghezza di canale
Circuito invertitore a MOSFET
    Introduzione. Determinazione del punto operativo. Caratteristica di trasferimento in tensione
    Modello (matematico e circuitale) incrementale di un FET.
    Guadagno di tensione nel circuito invertitore
    Errore di non linearità. Distorsione da non-linearità.
    Osservazioni conclusive
 

Capitolo 7 - BJT: analisi statica e di piccolo segnale

Introduzione ai BJT: struttura fisica
Richiami sul funzionamento di un BJT
    L’effetto transistore. Regioni di funzionamento. Funzionamento in ZAD.
    Simbolo circuitale di un BJT. Configurazioni circuitali e guadagni di corrente in continua
    Modello di Ebers-Moll
    La corrente di base
    Caratteristica statica di uscita. Transcaratteristica in ZAD.
    Transconduttanza.
    Effetto Early. Conduttanza di uscita.
    Caratteristica di ingresso
    Funzionamento del BJT in saturazione. Tensioni di breakdown nel BJT
    Diagramma tensione - zona di funzionamento
Circuito invertitore a BJT
    Descrizione.
    Determinazione del punto di lavoro di un BJT. Metodo grafico
    Caratteristica di trasferimento in tensione
Modello del  BJT per piccoli segnali
    Introduzione. Modello incrementale del BJT.
    Modello circuitale incrementale: circuito a pi-ibrido
        Applicazione al circuito invertitore: guadagno di tensione
    Modello a parametri ibridi
 

Capitolo 8 (parte I) - Circuiti di polarizzazione

Necessità della polarizzazione.
Scelta del punto di lavoro di un BJT
    La fuga termica
        Osservazione: coefficiente di temperatura in un BJT. Fattore di stabilità termica nei BJT
Circuiti di polarizzazione di un BJT
    Circuito di polarizzazione a corrente di base prefissata
        Determinazione del punto di lavoro. Determinazione del fattore di stabilità termica
    Circuito di polarizzazione base-collettore
        Determinazione del punto di lavoro. Determinazione del fattore di stabilità termica
    Circuito di autopolarizzazione
        Determinazione del punto di lavoro. Determinazione del fattore di stabilità termica.
    Impostazione della corrente di emettitore 15
Polarizzazione di un FET
    Introduzione: la scelta del punto operativo
    Circuiti di polarizzazione per un JFET a canale n. Circuito di polarizzazione per un JFET a canale p
 

Capitolo 8 (parte II) - Specchi di corrente

Introduzione ai generatori di corrente
Circuito con alimentazione duale
Circuito con generatore di corrente reale
BJT impiegato come generatore di corrente
    Descrizione. Osservazione sulla resistenza base-collettore
BJT polarizzato in corrente mediante un BJT
Specchio di corrente a MOSFET
    Descrizione. Guadagno di corrente di uno specchio.
Specchio di corrente a BJT
    Osservazione: dissipazione di potenza nei due BJT. Osservazione: specchio con BJT tecnologicamente diversi
Effetto Early ed effetto della modulazione della lunghezza di canale
Stabilità termica dello specchio a BJT
Stabilità dello specchio a BJT con la tensione di alimentazione
Resistenza di uscita dello specchio a BJT
Impiego dello specchio di corrente come elemento di polarizzazione

 

Capitolo 8 (parte III) - Specchi Widlar, Wilson e cascode


Specchio di Widlar
    Descrizione. Relazione tra le correnti. Resistenza di uscita. Stabilità termica.
    Stabilità della corrente di uscita rispetto alla tensione di alimentazione
Cancellazione della corrente di base
Specchio di Wilson
Specchio cascode
    Descrizione. Specchio cascode a MOSFET
    Confronto tra lo specchio di Wilson e lo specchio cascode
Specchio pnp (BJT) o a canale p (FET)
 
 

Capitolo 9 (parte I) - Stadi amplificatori: concetti generali

Introduzione agli stadi amplificatori. Necessità della amplificazione dei segnali. Cenni generali sugli amplificatori lineari
Stadi in cascata.
Amplificatore di tensione
    Descrizione. Dinamica di uscita e di ingresso
Amplificatore di corrente. Amplificatori in transresistenza e in transconduttanza
Stadi di amplificazione basilari a singolo transistore

 

Capitolo 9 (parte II) - Stadi amplificatori elementari

Stadio invertitore
      Descrizione del circuito. Punto di lavoro e caratteristica ingresso-uscita in tensione per grandi segnali
      Analisi di piccolo segnale
          Guadagno di tensione. Resistenza di uscita e resistenza di ingresso. Guadagno di corrente. Conclusioni
      Presenza di un resistore di carico
      Esempi numerici
Stadio a degenerazione di emettitore
    Descrizione del circuito. Punto di lavoro e caratteristica statica ingresso-uscita in tensione. Analisi di piccolo segnale
Stadio a source comune
    Descrizione del circuito. Punto di lavoro e caratteristica di trasferimento. Analisi di piccolo segnale. Guadagno di tensione
Metodo dell’equivalente di Thevenin per il segnale
    Introduzione.
    Stadio invertitore (a source comune) con degenerazione di source
    Stadio invertitore ad emettitore comune
    Stadio a degenerazione di emettitore
Stadio ad emettitore comune con carico attivo
    Introduzione. Determinazione del punto di lavoro. Caratteristica di trasferimento in tensione.
    Analisi per piccoli segnali: guadagno di tensione.
    Problemi legati alla dinamica di uscita
Stadio a source comune con carico attivo
 

Capitolo 9 (parte III) - Stadi amplificatori elementari

Inseguitore di emettitore
    Descrizione del circuito. Caratteristica di trasferimento in tensione.
    Analisi di piccolo segnale. Guadagno di tensione. Resistenza di ingresso. Resistenza di uscita.
    Presenza di un resistore di carico
    Conclusioni sullo stadio a collettore comune
    Stadio inseguitore di tensione con carico attivo
    Stadio amplificatore a BJT a doppio carico
Inseguitore di tensione a drain comune
    Descrizione del circuito. Caratteristica di trasferimento in tensione: inseguitore di tensione.
    Analisi di piccolo segnale. Guadagno di tensione. Resistenza di ingresso e resistenza di uscita.
Inseguitore di corrente
    Descrizione del circuito. Caratteristica di trasferimento in corrente e in tensione
    Analisi per piccolo segnale. Guadagno di corrente. Resistenza di ingresso. Resistenza di uscita. Guadagno di tensione
    Conclusioni sullo stadio a base comune
Inseguitore di corrente a gate comune
Riepilogo parametri degli stadi amplificatori a singolo transistor
 

Capitolo 10 - Stadi amplificatori pluristadio

Introduzione
Configurazione Darlington
    Descrizione. Dinamica di uscita.
    Connessione Darlington in tecnologia Bi-CMOS
Configurazione CC-CE
Configurazione cascode (o CE-CB)
    Determinazione del punto operativo.
    Analisi di piccolo segnale. Guadagno dello stadio invertente
    Esempio numerico
    Configurazione cascode a FET e in teconologia Bi-CMOS
    Configurazione cascode con carico attivo (BJT)
    Configurazione cascode ripiegato
 

Capitolo 11 (parte I) - Amplificatore differenziale con carico resistivo

Introduzione
Analisi in continua
    Determinazione del punto operativo. Caratteristica di trasferimento in continua
    Degenerazione di emettitore
Analisi per piccoli segnali
    Introduzione. Guadagno di tensione di modo differenziale e di modo comune. Esempio numerico
    Calcolo dei guadagni di tensione mediante l’equivalente di Thevenin
    Resistenza di ingresso. Esempio numerico. Osservazione: influenza della resistenza tra base e collettore
    Resistenza di uscita
Convertitore npn ingresso differenziale - uscita singola con carico resistivo
    Introduzione. Resistenza di uscita di modo comune. Esempio numerico
    Configurazione CC-CB
 

Capitolo 11 (parte II) - Amplificatore differenziale con carico attivo

Introduzione
Convertitore npn ingresso differenziale - uscita singola con carico attivo
Convertitore pnp ingresso differenziale - uscita singola con carico attivo
Convertitore ingresso differenziale - uscita singola a FET
Stadio differenziale cascode
 

Capitolo 12 - Stadi di uscita

Introduzione agli stadi di uscita. Classificazione degli stadi di uscita
STADI IN CLASSE A
    Introduzione
    Stadio inseguitore di tensione
        Descrizione. Caratteristica ingresso-uscita in tensione. Potenza trasferita sul carico ed efficienza. Esempio numerico
        Potenza dissipata sui dispositivi attivi. Potenza massima dissipabile e curva di derating.
        Esempio numerico
STADI IN CLASSE B
    Introduzione.
    Stadio push-pull in classe B.
        Distorsione di crossover
    Potenza trasferita sul carico ed efficienza. Potenza dissipata sui dispositivi attivi.
    Esempio numerico
STADI IN CLASSE AB
    Introduzione.
Stadio push-pull in classe AB
    Descrizione. Caratteristica ingresso-uscita. Potenza trasferita sul carico ed efficienza. Resistenza d’uscita.
    Polarizzazione dello stadio in classe AB
        Polarizzazione con diodi. Polarizzazione con il moltiplicatore di VBE.
    Varianti della configurazione in classe AB
    Protezione contro il corto circuito
    Esempi numerici
 

Capitolo 13 (parte I) - La reazione: concetti generali

Pregi e difetti della reazione negativa.
Introduzione alla reazione negativa
Configurazioni di amplificatori retroazionati
    Introduzione.
    Retroazione serie-parallelo: amplificatore di tensione
        Esempio: stadio inseguitore di emettitore
        Esempio: cascata di due invertitori a BJT
    Retroazione parallelo-serie: amplificatore di corrente
    Retroazione parallelo-parallelo: amplificatore in transresistenza
        Esempio: stadio invertitore con reazione base-collettore
    Retroazione serie-serie: amplificatore intransconduttanza
        Esempio: stadio a degenerazione di emettitore
    Effetti della reazione sulle impedenze di ingresso e di uscita
 

Capitolo 13 (parte II) - La reazione

Connessione serie-parallelo
      Esempio: stadio inseguitore di tensione a BJT.
      Descrizione. Osservazione: calcolo diretto degli effetti di carico
      Concetto del “cortocircuito virtuale”. Calcolo delle impedenze di ingresso e di uscita
      Osservazione: uso di un’altra rappresentazione biporta
Approssimazione di unilateralità
      Esempio: stadio inseguitore di tensione a MOSFET. Esempio: cascata di due invertitori a BJT
Scelta dei parametri della rappresentazione

Capitolo 13 (parte III) - La reazione

    Connessione parallelo-parallelo
        Esempio: stadio invertitore con reazione base-collettore
            Osservazione: reazione intrinseca della
    Reazione serie-serie
        Esempio: stadio a degenerazione di emettitore. Esempio: stadio a degenerazione di source
    Reazione parallelo-serie
        Esempio: stadio inseguitore di corrente
    Riepilogo
    Esempio numerico: reazione serie-parallelo
 

Capitolo 13 (parte IV) - La reazione

Guadagno d’anello e rapporto di ritorno
    Introduzione. Valutazione diretta del guadagno d’anello.
    Esempio: stadio invertitore con reazione base-collettore
    Differenze tra guadagno d’anello e rapporto di ritorno
    Esempio: rapporto di ritorno in uno specchio di Wilson (a MOS)
Principio di sovrapposizione degli effetti
    Introduzione. Introduzione al modello
    Esempio: Stadio inseguitore di tensione (collettore comune)
    Esempio: stadio invertitore con degenerazione di emettitore
    Guadagno di feedback in funzione del guadagno asintotico
    Esempio: stadio inseguitore di tensione (collettore comune)
    Esempio: stadio con degenerazione di source
    Esempio: stadio invertitore con reazione base-collettore
        Note sulla resistenza interna del generatore forzante
Formula bi Blackman
    Introduzione.
    Esempio: inseguitore di tensione a BJT
    Esempio: stadio invertitore con reazione base-collettore
    Esempio: resistenza di uscita dello specchio di Wilson
 

Capitolo 14 - Amplificatore operazionale uA-741

Schema semplificato del uA-741
Stadio di ingresso del uA-741
    Introduzione. Determinazione del punto di lavoro.
    Analisi per piccoli segnali.
        Transconduttanza. Resistenza di ingresso. Resistenza di uscita.
Stadio di guadagno del uA-741
    Introduzione. Determinazione del punto operativo.
    Analisi per piccoli segnali.
        Resistenza di ingresso. Guadagno di tensione. Resistenza di uscita.
Stadio di uscita del uA-741
    Introduzione.
    Push-Pull in classe AB
    Polarizzazione mediante moltiplicatore di Vbe
    Protezione dai sovraccarichi
 

Capitolo 15 - Amplificatori operazionali

Introduzione. Caratteristiche ideali. Applicazioni lineari.
Amplificatore operazionale in configurazione invertente
    Guadagno di tensione. Resistenze di ingresso e di uscita
Applicazione della configurazione invertente: sommatore
Amplificatore operazionale in configurazione non invertente
Scostamenti dal comportamento ideale
    Corrente di polarizzazione di ingresso (input bias current). Tensione di offset di ingresso (input offset voltage)
    Resistenze di ingresso e di uscita. Rapporto di reiezione del modo comune (CMRR). Risposta in frequenza.
Configurazione a T dell’amplificatore operazionale
Amplificatore alle differenze
    Introduzione. Differenziale da strumentazione.
Convertitore tensione-corrente
Convertitore corrente- tensione
Integratore e derivatore
Applicazioni non lineari
    Comparatore. Amplificatore logaritmico. Raddrizzatori a singola e a doppia semionda
 

Capitolo 16 (parte I) - Analisi in frequenza

Introduzione. 

Risposta armonica tipica di un amplificatore

Effetti capacitivi negli amplificatori: BJT, FET

 

Capitolo 16 (parte II) - Analisi in frequenza

Richiami sulla funzione di trasferimento di un circuito
Stadio ad emettitore comune
      Effetto Miller sulla capacità tra base e collettore
      Esempio
Stadio a source comune
Stadio inseguitore di tensione
Stadio inseguitore di corrente
Stadio cascode

Stadio differenziale
 

Capitolo 16 (parte III) - Analisi in frequenza

 

Determinazione sperimentale delle frequenze di taglio.

  Esempi
  Sistemi con due poli nella funzione di trasferimento
Analisi in frequenza degli amplificatori a più stadi

 

Capitolo 16 (parte IV) - Metodo delle costanti di tempo

Introduzione. Descrizione del metodo
Esempio: stadio invertitore a BJT
Esempio: stadio inseguitore di corrente
Esempio: stadio CC-CB
Esempio: Amplificatore in transconduttanza
Esempio: stadio differenziale
Comportamento in bassa frequenza
    Introduzione. Stima della frequenza di taglio inferiore
    Stadio ad emettitore comune
 

Capitolo 17 - Stabilità degli amplificatori reazionati

Introduzione. 

Relazione tra guadagno e larghezza di banda. 

Limiti all’entità della reazione imposti dalla stabilità.
Studio della stabilità con il luogo delle radici

    Introduzione. Tecniche del luogo delle radici. 

Reazione negativa e criterio di stabilità di Nyquist
    Significato del margine di fase in termini di risposta in frequenza
 

Capitolo 18 (parte I) - La compensazione

Teoria della compensazione
Compensazione per introduzione di un polo dominante
    Descrizione del metodo. Esempio numerico. Osservazioni varie
Compensazione tramite modifica del polo dominante
    Descrizione del metodo. Esempi numerici.
Compensazione per effetto Miller
Tecniche del luogo delle radici
    Richiami sul luogo delle radici. Luogo delle radici per una funzione di trasferimento a 3 poli.
    Regole per la costruzione del luogo delle radici. Esempio di taratura di un luogo delle radici
    Luogo delle radici per la compensazione a polo dominante
        Descrizione. Esempio numerico
Compensazione con uno zero nel cammino di reazione
 

Capitolo 18 (parte II) - Slew rate

Introduzione alla slew rate
Banda di potenza
Metodi per migliorare lo slew rate
 

Capitolo 19 - Gli oscillatori

Introduzione
Oscillatori sinusoidali
    Premesse teoriche. Oscillatore a resistenza negativa: uso del diodo tunnel. Oscillatore a ponte di Wien
    Limitazione dell’ampiezza dell’oscillazione.
    Oscillatore a 3 punti (mediante op-amp e mediante transistori)
        Configurazione Colpitts a BJT. Configurazione Hartley a BJT
    Oscillatore a cristallo.
        Oscillatore di Pierce
Oscillatori non lineari
    Premesse
    Multivibratore astabile a trigger di schmitt (o anche op-amp clock).
    Generatore di onde triangolari a Trigger di Schmitt
    Ring oscillator