ECTS - University of Pisa
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ELECTRONICS
GIOVANNI BASSO
Academic year2022/23
CourseELECTRONIC ENGINEERING
Code094II
Credits9
PeriodSemester 1
LanguageItalian

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
ELETTRONICAING-INF/01LEZIONI90
GIOVANNI BASSO unimap
ROBERTO DI RIENZO unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

L'insegnamento ha lo scopo di fornire allo studente le conoscenze per effettuare l'analisi e la sintesi di semplici circuiti analogici a componenti discreti, nonché di circuiti lineari e non lineari basati sull'impiego di amplificatori operazionali integrati.
Knowledge

Students are expected to acquire:

  • knowledge of the general characteristics of amplifiers (gain, input impedance/admittance, output impedance/admittance, frequency response, ...);
  • knowledge of the main configurations of transistor amplifiers;
  • knowledge of the main characteristics of operational amplifiers (OPAMPs);
  • knowledge of the most important and most commonly used systems based on OPAMPS (voltage amplifiers, I-V converters, sinusoidal oscillators, comparators, filters, waveform generators, etc.).
  • ability to study and analyse the main characteristic of linear feedback systems;
  • ability to design simple electronic circuits such as amplifiers and waveform generators.
Modalità di verifica delle conoscenze

Esercitazioni svolte e commentate in aula, esercizi proposti settimanalmente agli studenti per lo svolgimento autonomo, eventuali prove in itinere. La verifica delle conoscenze sarà oggetto della valutazione dell'elaborato scritto previsto all'inizio di ogni appello d'esame.
Assessment criteria of knowledge

During the written and the oral exams the student must demonstrate his/her ability to solve one or more exercises on the analysis of electronic circuits, with the evaluation of the parameters characterizing the system (amplifier gain, poles/zeros frequency, frequency of oscillation, etc.)

 
Capacità

Alla fine del Corso lo studente dovrebbe essere in grado di dedurre il comportamento di semplici circuiti elettronici dallo schema circuitale, e di progettare semplici amplificatori, generatori di forme d'onda in bassa frequenza e altri sistemi per l'elaborazione di segnali elettrici con caratteristiche assegnate.
Modalità di verifica delle capacità

Esercitazioni svolte e commentate in aula, esercizi proposti settimanalmente agli studenti per lo svolgimento autonomo, prove in itinere. Anche la verifica delle conoscenze sarà oggetto della valutazione dell'elaborato scritto previsto all'inizio di ogni appello d'esame.
Comportamenti

Lo studente potrà acquisire e sviluppare sensibilità alle problematiche connesse con la progettazione di circuiti elettronici lineari e non lineari, con particolare riguardo alla dipendenza delle prestazioni del circuito dalle caratteristiche dei dispositivi impiegati e alla loro dispersione.
Modalità di verifica dei comportamenti

Discussione della prova scritta durante lo svolgimento dell'esame orale.
Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Elettrotecnica, con particolare riguardo alla teoria dei circuiti. Trasformata di Laplace. Leggi costitutive dei bipoli elettrici lineari (resistori, condensatori, induttori). Caratteristiche ai terminali dei principali dispositivi elettronici (diodi e transistori unipolari e bipolari).
Prerequisites

Fundamentals of circuit theory, Laplace transform, relationship between current and voltage in resistors, capacitors, inductors, terminal characteristics for diodes, bipolar (BJTs) and unipolar (FETs) transistors.
Indicazioni metodologiche

Il corso è costituito da lezioni ed esercitazioni con applicazioni numeriche, tutte erogate su piattaforma MS Teams. Durante lo svolgimento degli esercizi viene stimolata la proposta, da parte degli studenti, di metodi alternativi di soluzione.

Alla fine di ogni settimana durante l'erogazione del corso vengono resi disponibili, per lo svolgimento autonomo da parte degli studenti, esercizi sugli argomenti affrontati durante la settimana

Sul sito di e-learning è disponibile materiale didattico costituito da esercizi svolti, testo e svolgimento delle prove d'esame degli utltimi due o tre anni, appunti e note integrative alle lezioni svolte, o di richiamo di argomenti dei corsi precedenti (es. risposta in frequenza e diagrammi di Bode), data sheet di dispositivi elettronici.

Il portale di e-learning è utilizzato anche per comunicazioni agli studenti da parte del docente, riguardanti le prove in itinere, la disponibilità di nuovo materiale didattico, o variazioni di aula e/o orario delle lezioni.

Viene consigliato (e sollecitato) l'utilizzo delle ore di ricevimento studenti.
Teaching methods

Delivery: face to face

Learning activities:

  • attending lectures
  • individual study (suggested exercises at the end of every week during the class).

Attendance: Advised

Teaching methods:

  • Lectures
  • Task-based learning, problem-based learning, inquiry-based learning
Programma (contenuti dell'insegnamento)
  • AMPLIFICATORI: definizione di amplificatore; amplificatori di tensione, di corrente, transresistivo e transconduttivo e relative proprietà; amplificatori in cascata.
  • L'AMPLIFICATORE OPERAZIONALE: principali proprietà, l'amplificatore operazionale ideale e il metodo del cortocircuito virtuale. Applicazioni: amplificatore invertente e non invertente, integratore, derivatore, convertitore corrente-tensione, sommatori di correnti e di tensioni, amplificatore differenziale. L'A.O. reale: correnti di polarizzazione e di offset, tensione di sbilanciamento in ingresso, effettivo andamento della risposta ad anello aperto ed effetti sulle principali configurazioni presentate.
  • AMPLIFICATORI A COMPONENTI DISCRETI: richiami sulle caratteristiche dei transistori bipolari e unipolari (MOSFET e JFET), sulle reti di polarizzazione e sui modelli per piccoli segnali. Stabilità del punto di riposo. Polarizzazione dei transistor (bipolare e FET) mediante reti di resistenze e mediante generatori di corrente. Risposta in frequenza degli amplificatori, il metodo di Grabel per il calcolo dei coefficienti del polinomio caratteristico di una rete R-C, individuazione di poli e zeri (anche con metodi basati su approssimazioni), teorema di Miller, circuiti equivalenti per le alte frequenze, limiti di banda.
  • TEORIA DELLA REAZIONE: La teoria classica della reazione; classificazione della retroazione in base al segno, alle modalità di prelievo del segnale d'uscita e di reinserzione sull'ingresso. Effetti sul guadagno e sulle resistenze d'ingresso e uscita. Effetti della reazione sui limiti di banda in sistemi a singolo polo (p. basso) e a due poli (p. banda).
  • OSCILLATORI: oscillatori lineari a rete di sfasamento e a Ponte di Wien. Comparatori e generatori di onda quadra e triangolare.
  • ALIMENTATORI: stabilizzatori e regolatori di tensione; regolatori integrati.
Syllabus

The course provides notions on

  • Amplifiers: general characteristics of amplifiers (gain, input impedance/admittance, output impedance/admittance, frequency response, ...); voltage amplifiers, current amplifiers, current-to-voltage and voltage-to-current converters;
  • Operational Amplifiers (OpAmps): main characteristics of operational amplifiers; ideal OpAmps and real OpAmps, most commonly used systems based on OPAMPS (voltage amplifiers, I-V converters, sinusoidal oscillators, comparators, filters, waveform generators, etc.);
  • Discrete component amplifiers: bias networks for BJTs and FETs, biasing through currente generators, small signal models, bias point stability, frequency response of transistor amplifiers, poles and zeros in a network, the (Cochrun-)Grabel method, Miller's theorem, high-frequency equivalent circuits. 
  • Feedback systems: characteristics of linear feedback systems;
  • Waveform generators: regenerative comparators (Schmitt triggers), square and trangular wave generators, linear sinusoidal generators;
  • Voltage stabilizers and regulators.
Bibliografia e materiale didattico
  • A. S. Sedra, K. C. Smith - Microelectronic Circuits, 5th Edition, Oxford University Press. (disponibile presso la Biblioteca di Ingegneria).
  • M. Millman, A. Grabel, P. Terreni - Elettronica di Millman, 4a edizione, McGraw-Hill Italia (disponibile presso la Biblioteca di Ingegneria).
  • Altro materiale fornito dal Docente (Moodle)
Bibliography

Recommended reading includes the following works:

  • A. S. Sedra, K. C. Smith, "Microelectronics Circuits", 4th ed., Oxford Univ. Press, 1998.
  • J. Millman, A. Grabel, P. Terreni, "Elettronica di Millman", 4 ed., McGraw-Hill, 2008.

Further bibliography will be indicated. Lecture notes or exercises will be made available on the course website.
Indicazioni per non frequentanti

Anche gli studenti non frequentanti (o che hanno frequentato negli anni precedenti) possono sostenere le eventuali prove in itinere. Non sono previste variazioni di programma o modalità di esame per gli studenti non frequentanti.
Modalità d'esame

Prova scritta e successiva prova orale. L'eventuale superamento delle prove in itinere (se attivate) permette l'accesso diretto alla prova orale (diversamente subordinato al superamento della prova scritta).
Assessment methods

Final oral exam + final written exam.
Further information: Final written exam 50% Final oral exam 50%
Altri riferimenti web

https://elearn.ing.unipi.it/enrol/index.php?id=2114 (e-learning, A.A. 2020-21)

Registro delle lezioni A.A. 2022-23: https://unimap.unipi.it/registri/dettregistriNEW.php?re=7083843::::&ri=8052
Additional web pages

https://elearn.ing.unipi.it/enrol/index.php?id=2114 (e-learning, A.A. 2020-21)
Updated: 14/02/2023 18:14