PROGRAMMA DI ELETTRONICA NELLA CLASSE 4C/T

La prima parte del programma è stata svolta in abbinamento al parallelo corso di Telecomunicazioni ed ha riguardato in generale lo studio dei segnali fino alla serie di Fourier, con particolare riferimento al passaggio tenpo-frequenza e puntando poi sulla rappresentazione complessa di un segnale sinusoidale.

A seguire:

Richiami di elettrotecnica: principi e teoremi fondamentali. Bipolo elettrico, caratteristica corrente-tensione, bipoli lineari, reti di bipoli lineari, studio di circuiti in regime continuo e sinusoidale.

DIODI

Il diodo come componente circuitale. Comportamento del diodo ideale. Caratteristica I-V, polarizzazione diretta ed inversa, esercizi di applicazione del diodo ideale, analisi delle forme d’onda.

Il diodo reale: differenze rispetto a quello ideale, caratteristica I-V, espressione analitica della caratteristica, corrente inversa di saturazione, tensione di rottura. Dipendenza dalla temperatura. Esercizi di applicazione del diodo reale, analisi delle forme d’onda.

Il diodo come interruttore. Retta di carico e punto di lavoro. Cenni sulla costituzione di un diodo a semiconduttore.

Applicazioni: rivelatore di picco, circuiti limitatori, circuiti fissatori., raddrizzatore ad una semionda, raddrizzatore a due semionde con trasformatore a presa centrale e a ponte di Graetz. Alimentatori, filtro RC.

Diodo zener. Zener ideale, diodo zener come stabilizzatore di tensione al variare della tensione di alimentazione e del carico.

Diodo varicap. Capacità di diffusione e di transizione. Diodo LED.

Tempi di commutazione nei diodi.

Struttura ed equazioni fondamentali del BJT, transistor PNP e NPN, caratteristiche di ingresso e di uscita ad emettitore comune, zona attiva, zona di saturazione e di interdizione, condizioni per la verifica della saturazione e per l’interdizione.

Esercizi di applicazione del BJT come interruttore. Analisi delle forme d’onda per segnali di ingresso di tipo triangolari e ad onda quadra finalizzati alla comprensione del funzionamento del BJT come interruttore e come amplificatore.

Polarizzazione del BJT: punto di lavoro, retta di carico statica, circuiti di polarizzazione. Stabilità del punto di lavoro al variare di Icbo, VBE e hFE per effetto della temperatura e per effetto della dispersione delle caratteristiche. Progetto e verifica della rete di polarizzazione. Esercizi di applicazione del BJT in reti di polarizzazione anche a più stadi accoppiati direttamente. Concetto di retroazione.

Rappresentazione di un quadripolo mediante il circuito equivalente con i parametri "h". Significato dei parametri ibridi, rilievo degli stessi dalle curve caratteristiche del BJT. Resistenza di ingresso, di uscita, amplificazione di tensione, di corrente e di potenza.

Circuito statico e dinamico, circuito equivalente semplificato di un BJT ad emettitore comune. Amplificatore ad emettitore comune, base comune, collettore comune e con doppio carico: calcolo delle amplificazioni e delle resistenze di ingresso e di uscita, caratteristiche principali delle varie configurazioni. (Non tutte le formule sono state dimostrate).

Retta di carico, rappresentazione grafica temporale delle tensioni e delle correnti in un amplificatore eccitato da segnali sinusoidali e di tipo triangolare. Scelta del punto di lavoro.

Connessione Darlington, parametri del transistor equivalente.

Analisi qualitativa del comportamento in frequenza di un amplificatore e relativa giustificazione da un punto di vista fisico. Concetto di frequenze di taglio e di banda passante. Comportamento alle medie, basse e alte frequenze.

Analisi del comportamento di un filtro passa basso e passa alto. Legame tra pulsazione di taglio e costante di tempo.

Funzione di trasferimento: definizione, sua rappresentazione grafica in modulo e fase in diagrammi lineari e semilogaritmici (diagrammi di Bode) (costruzione dei diagrammi di Bode). Rappresentazione analitica mediante costanti di tempo (forma canonica di Bode) e mediante poli e zeri. (l’attenzione è stata puntata solo sui diagrammi di Bode del modulo).

Determinazione della funzione di trasferimento direttamente dal circuito: legame dei poli e degli zeri con i componenti del circuito, determinazione degli stessi nel caso di capacità non interagenti.

Metodo approssimato delle costanti di tempo per il calcolo delle frequenze di taglio: determinazione delle frequenze di taglio dal circuito e progetto di un circuito che presenti una determinata frequenza di taglio inferiore (scelta delle capacità). Circuito equivalente del BJT in alta frequenza (circuito di Giacoletto), significato dei parametri.

Metodo di studio in frequenza di un amplificatore: basse, medie e alte frequenze.

Esercizi sugli argomenti trattati.

Struttura funzionamento ed equazioni fondamentali per il JFET. FET a canale N e a canale P. Caratteristiche statiche di uscita a source comune, regione a resistenza costante e a corrente costante, interdizione. Parametri fondamentali.

Caratteristica mutua, espressione analitica della stessa.

Polarizzazione del FET e relativi circuiti di polarizzazione. Stabilizzazione del punto di lavoro.

Il FET come amplificatore per piccoli segnali, parametri fondamentali, circuito equivalente del JFET a source comune.

Amplificatore a source comune, gate comune, drain comune e con doppio carico, caratteristiche principali. ( E’ stata fatta la dimostrazione solo di alcune formule). Il FET in A.F. , capacità Cgs e Cgd.

Amplificatori selettivi, come ridurre la banda passante.

Esercizi sugli argomenti trattati.

Generalità sull’amplificatore differenziale: motivazioni che hanno portato alla sua realizzazione, amplificazione di modo differenziale e di modo comune, CMRR, legame ingresso-uscita, altri parametri.

Amplificatore differenziale a BJT, calcolo dei parametri, resistenze di ingresso. Ampificatore differenziale a Jfet. Amplificatore differenziale con generatore di corrente costante.

Generalità sugli A.O; A. O. ideale e reale. Comparatore invertente e non invertente, rivelatore di zero.

Applicazioni lineari. Circuito invertente: effetto delle reazione negativa, equipotenzialità ai morsetti di ingresso. Funzione di trasferimento. Amplificatore invertente, sommatore invertente. Circuito e amplificatore non invertente, inseguitore di tensione, sommatore non invertente. ifferenziale. Convertitore corrente-tensione e tensione- corrente.

Applicazioni non lineari. Raddrizzatore ad una semionda e a due semionde con carico a massa e fuori massa.

Esercizi di applicazione su quanto visto.

Panoramica sui vari strumenti a disposizione con indicazione delle principali caratteristiche e dei modi di impiego.

Visualizzazione di alcune forme d’onda in circuiti contenenti diodi

Realizzazione di un piccolo alimentatore, con raddrizzatore a mezz’ onda e a onda intera: sperimentazione al variare del carico o del condensatore di livellamento.

Uso del programma di simulazione Pspice.

Simulazione di un filtro passa basso e passa alto di tipo RC.

Simulazione di un passa banda LC, verifica della selettività in rapporto al fattore di merito. Verifica dell’innalzamento della tensione (nel caso di risonanza serie).

Progetto e realizzazione di un di un amplificatore per piccoli segnali. Verifica dei dati sperimentali e confronto con quelli ottenuti dalla simulazione.

Simulazione di un amplificatore differenziale: rilievo di Ad e Ac.

Rilievo sperimentale della risposta di un circuito RC e confronto con il diagramma di Bode ricavato analiticamente.