Università degli Studi di Perugia

Insegnamento CIRCUITI ELETTRONICI CON LABORATORIO

Nome del corso Ingegneria informatica ed elettronica
Codice insegnamento 70A00067
Curriculum Ingegneria elettronica
Docente responsabile Luca Roselli
Docenti
  • Luca Roselli - Didattica Ufficiale
Ore
  • 84 Ore - Didattica Ufficiale - Luca Roselli
CFU 9
Regolamento Coorte 2018
Erogato Erogato nel 2020/21
Erogato altro regolamento
Attività Caratterizzante
Ambito Ingegneria elettronica
Settore ING-INF/01
Periodo Secondo Semestre
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Tipo attività Attività formativa monodisciplinare
Lingua insegnamento ITALIANO
Contenuti Descrizione del cambio di paradigma imposto nella progettazione elettronica dall'evoluzione dell'ICT verso l'IoT.
Cenni delle principali aree evolutive tipiche dell'IoTe delle relative tecnologie abilitanti (RFID, Wireless Power Transfer, Energy Harvesting, nuovi materiali).
Il CAD per la progettazione dei circuiti elettronici.
I principali circuiti elettronici basati su Diodi e Transistori.
Modellistica a piccoli e grandi segnali. Utilizzo dei relativi modelli.
Tecniche di polarizzazione di diodi e transistori.
Principali topologie di amplificatori a singolo e a doppio stadio
Testi di riferimento Jaeger Blalock, "microelettronica", Mc Graw Hill Education
Obiettivi formativi Dare allo studente le basi della progettazione di circuiti contenuti dispositivi elettronici attraverso il trasferimento delle tecniche fondamentali di analisi e sintesi circuitale mediante l'utilizzo di CAD dedicato di uso commerciale e esercizi su casi verosimili ispirati a quanto richiesto da circuiti elettronici presenti nei sistemi e sottosistemi dedicati all'Internet delle cose.
Prerequisiti Teoria dei circuiti,
Tecnologie e dispositivi elettronici.
Metodi didattici Inizialmente verrà dedicato ampio spazio a descrivere il cambio di paradigma introdotto nella progettazione di circuiti elettronici dalla nuova evoluzione dell'ICT verso l'IoT. Successivamente la progettazione dei circuiti elettronici di base verrà insegnata con approccio "top down" partendo dall'obiettivo, dalle specifiche dell'oggetto richiesto e dalla selezione motivata delle ipotesi realizzative. In tal modo si addiverrà alla sintesi dei circuiti elettronici di base che verrà affrontata fin da subito con l'utilizzo estensivo del CAD. In poche parole si partirà da un'ipotesi circuitale, dalla implementazione al CAD della topologia ipotizzata per poi passare a una analisi delle dipendenze del comportamento dai vari parametri, una comprensione delle relazioni tra variazione dei vari parametri e comportamento finale del circuito per poi concludere con l'ottimizzazione del circuito stesso.
In questa maniera si intende percorrere in fase didattica lo stesso percorso che l'ingegnere percorre quando è chiamato a risolvere i problemi a lui commissionati, e in tal modo fornire a lo studente, non solo le conoscenze sulle tecniche di progettazione dei circuiti di base, ma anche farlo entrare in contatto con le metodologie di progetto classiche della moderna progettazione elettronica.
Altre informazioni niente da segnalare
Modalità di verifica dell'apprendimento La verifica consta di due parti: un progetto di circuito elettronico realistico, le specifiche del quale verranno assegnate allo studente la mattina dell'appello. Allo studente verranno date almeno 24 ore per completare il progetto e relazionare sullo stesso al docente durante un colloquio della durata di mezzora nel quale lo studente dovrà dimostrare la sua capacità di sostenere una conversazione sul progetto svolto e sulle tematiche affrontate durante il corso a partire dagli stimoli forniti dal docente durante l'esposizione del progetto.
Programma esteso Presentazione del’insegnamento, Introduzione:
• L’ obiettivo
• Il metodo
• La struttura dell’insegnamento
• Gli strumenti di lavoro

L’evoluzione verso l’IoT:
• Lo scenario evolutivo dell’ICT
• Le implicazioni tecnologiche dell’IoT
• L’elettronica verde
• Le architetture IoT di oggi e domani

Le tecnologie abilitanti:
• L’”Energy Harvesting”
• “Wireless Power Transfer”
• Le principali architetture
• L”RFID
• L’architettura dei sistemi RFID
• Le analogie tecnologiche tra EH, WPT e RFID
• I nuovi materiali

Descrizione del CAD ADS:
• Lo spazio di lavoro
• Come accedere
• Componenti in libreria e in “palette”
• La simulazione DC
• La simulazione AC
• Valutazione delle risposte in frequenza
• La simulazione Transient
• Modellistica del diodo a giunzione
• Estrazione della caratteristica statica del diodo

La selezione del dispositivo:
• Comportamento del diodo a regime e nel transitorio
• Lettura di un manuale
• Analisi dettagliata dei vari parametri
• Lettura di un manuale
• Interpretazione dei grafici riportati
• Circuito rivelatore di picco
• Considerazioni operative

I principali circuiti con il diodo:
• Circuito raddrizzatore
• “Charge pump”
• Ponte di Graetz
• Duplicatore di frequenza
• Analisi in frequenza mediante FFT
• Limitatori di segnale
• Retta di carico
• Punto di riposo
• Attenuatore variabile a controllo elettronico
• Bias T

Intro. modello a piccoli segnali:
• Modello a p.s., significato
• Simulazioni a piccoli e grandi segnali in relazione al CAD
• Significato delle notazioni
• Definizione grandezze differenziali
• Esempio utilizzando il diodo

Cenni di termodinamica:
• Resistenza termica
• Calore specifico
• Capacità termica
• Implicazioni progettuali

BJT:
• Analisi del manuale del 2N2222
• Caratteristche statiche di collettore
• Transcaratteristiche statiche
• Valutazioni comparate sul comportamento statico del BJT
• Amplificazione in corrente

Polarizzazione del BJT:
• Rete di polarizzazione fissa
• Problema di sintesi
• Stabilità del punto di lavoro
• Rete di polarizzazione a 4R
• Modelli lineari a tratti per le tre regioni di funzionamento
• Conseguenze circuitali dell’effetto Early
• Aspetti capacitivi

Circ. eq. a piccoli segnali del BJT:
• Rappresentazione a matrice Y
• Derivazione dei principali parametri
Significato grafico dei parametri Y
• Capacità di by-pass
• Induttanze di blocco RF
• “Bias T” per il BJT

Principali stadi amplificatori:
• Emettitore comune
• Collettore comune
• Base comune

Comportamento in alta frequenza dei transistor:
• Limiti del modello a piccoli segnali alle alte frequenze
• Circuito equivalente di Giacoletto
• Teorema di Miller
• Considerazioni critiche

MOSFET:
• Richiami di funzionamento
• Caratteristiche statiche
• Modello a piccolo segnale
• Transistore a canale P
• Connessione a “diodo”
• Curva di carico

Circuiti a MOSFET:
• Resistore attivo
• Carico attivo
• Specchio di corrente

Amplificatori accoppiati in DC:
• Amplificatore differenziale
• Configurazione Cascode
• Configurazione Darlington

Simulazione di verifica profitto

Interpretazione dei manuali:
• Lettura di un manuale di un modulo amplificatore di potenza
Parametri fondamentali: P1dB, OIP3, Gain, Psat.