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)
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
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
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