OBIETTIVI FORMATIVI

L'insegnamento fornisce gli elementi di base necessari per l’analisi e la progettazione di semplici circuiti elettronici, sia analogici che digitali, per strumentazione fisica. Particolare attenzione viene dedicata all’uso degli strumenti di misura e all’impiego di sistemi per l’acquisizione dei dati

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Alla fine del corso, gli studenti avranno sviluppato la capacità di:
- utilizzare i principali strumenti adottati per l’analisi di circuiti elettronici, avendone compresi i principi di funzionamento;
- progettare e realizzare circuiti analogici volti al trattamento di segnali in corrente continua e alternata;
- progettare circuiti digitali a partire dalle specifiche desiderate o dalla descrizione del comportamento algoritmico da implementare;
- interfacciare microcontrollori e sistemi a microprocessore con i suddetti strumenti e circuiti;
- comprendere la progettazione di un esperimento che operi una misura fisica basandosi fortemente su circuiti elettronici, sviluppando la capacità critica necessaria a modificare il progetto stesso;
- comunicare tramite il corretto linguaggio tecnico / scientifico le specifiche dei circuiti realizzati e i risultati delle proprie esperienze.

MODALITA' DIDATTICHE

Il corso prevede lezioni frontali di teoria (circa 80 ore) e esercitazioni di laboratorio (circa 80 ore complessive)

La frequenza è obbligatoria per le esercitazioni in laboratorio e fortemente consigliata per le lezioni frontali.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Circuiti elettrici in corrente continua. Corrente, tensione, potenza, leggi di Kirchhoff. Resistori, generatori di tensione e di corrente, ideali e reali. Analisi dei nodi, principio di sovrapposizione, teoremi di Thevenin e Norton e circuiti equivalenti. Condensatori e induttori. Studio del comportamento al transiente e a regime per circuiti del primo ordine in serie e in parallelo.

Circuiti elettrici in corrente alternata. Analisi di circuiti del primo ordine in regime sinusoidale, nel dominio del tempo e tramite metodo dei fasori. Risposta in frequenza e diagrammi di Bode. Circuiti del secondo ordine, circuito RLC, circuiti risonanti. Uso del programma di simulazione LTSPICE.

Semiconduttori, giunzione PN, diodo, transistor, MOSFET. Circuiti integrati, amplificatore operazionale, amplificatore invertente e non invertente. Circuiti sommatori, integratori, derivatori, comparatori, raddrizzatori. Feedback e applicazioni a circuiti con amplificatori operazionali. Filtri attivi: passa basso, passa alto, passa banda. Misure a quattro fili, amplificatore per strumentazione e sua caratterizzazione.

Sistemi digitali, algebra booleana e implementazione reale di porte logiche. Circuiti logici combinatori e sequenziali. Convertitori digitale/analogico e analogico/digitale. Costruzione di automi e mappe di Karnaugh.

Circuiti programmabili e microcontrollori. Sviluppo di automi e programmi di controllo e acquisizione dati tramite porta seriale e schede Arduino.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Millmann, Grabel / Millmann, Halkias - Microelettronica - McGraw-Hill
Horowitz, Hill - The art of electronics - Cambridge University Press

I lucidi delle lezioni sono resi disponibili su Aulaweb