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    Alessandro LO SCHIAVO

    Insegnamento di FONDAMENTI DI MICROELETTRONICA

    Corso di laurea in INGEGNERIA ELETTRONICA E INFORMATICA

    SSD: ING-INF/01

    CFU: 12,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 96,00

    Periodo di Erogazione: Annualità Singola

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    Italiano

    Contenuti

    Diodi a semiconduttore. Transistori MOS. Amplificatori basati su MOS. Transistori bipolari. Amplificatori basati su BJT. Circuiti basati su amplificatori operazionali. Simulazione circuitale basata su SPICE.
    Amplificatori multistadio. Generatori di corrente elettronici e carichi attivi. Analisi in frequenza dei circuiti elettronici analogici. Circuiti elettronici reazionati. Cenni sui modelli fisici dei dispositivi elettronici.

    Testi di riferimento

    · A. Sedra, K. Smith, Microelectronic circuits, Oxford Un. Press, 2014
    · R. Jaeger, T. Blalock, Microelettronica, McGraw-Hill, 2013
    · P. Horowitz, W. Hill, L’arte dell’elettronica, Zanichelli, 2018

    Obiettivi formativi

    Al termine dell’insegnamento, lo studente deve:
    · conoscere i circuiti elettronici analogici fondamentali;
    · saper analizzare e progettare i circuiti elettronici analogici fondamentali.

    Prerequisiti

    Conoscenze di base dell’analisi dei circuiti elettrici.

    Metodologie didattiche

    L’insegnamento prevede sia lezioni in aula che esercitazioni numeriche.

    Metodi di valutazione

    La verifica dell'apprendimento è basata su una prova orale. La prova si prefigge l’obiettivo di accertare la capacità di saper analizzare e progettare i fondamentali circuiti elettronici analogici. Si svolgerà nello studio del docente, con un colloquio articolato in domande sugli argomenti dell’insegnamento. Sarà valutata in trentesimi.

    Altre informazioni

    Sono disponibili le slides delle lezioni.

    Programma del corso

    Introduzione ai circuiti e ai sistemi elettronici.
    Diodi a semiconduttore. Modello del diodo ideale. Caratteristica reale di un diodo. Modello analitico e modelli semplificati del diodo. Analisi di circuiti in continua con diodi. Analisi di circuiti con diodi in presenza di piccoli segnali. Modello per piccoli segnali del diodo. Principali applicazioni dei diodi nei circuiti analogici. Principali applicazioni dei diodi nei circuiti di potenza.
    Transistori MOS. Modello circuitale statico dell’NMOS e del PMOS. Caratteristiche corrente-tensione del MOS. Tensione di Early ed effetto di substrato. MOS a svuotamento. Analisi di circuiti con MOS.
    Amplificatori basati su MOS. Analisi qualitativa ed analisi grafica. Analisi quantitativa di un amplificatore MOS. Analisi della polarizzazione ed analisi per piccoli segnali. Principali circuiti di polarizzazione. Amplificatore a source comune, a source comune con degenerazione, a gate comune, a drain comune.
    Transistori bipolari. Modello del trasporto di transistori NMOS e PMOS. Caratteristiche corrente-tensione del transistore bipolare. Tensione di Early e tensioni di rottura. Modelli semplificati in regione diretta del BJT.
    Amplificatori basati su BJT. Analisi qualitativa ed analisi grafica. Analisi quantitativa di un amplificatore bipolare. Analisi della polarizzazione ed analisi per piccoli segnali. Principali circuiti di polarizzazione. Amplificatore ad emettitore comune, ad emettitore comune con degenerazione, a base comune, a collettore comune.
    Circuiti basati su amplificatori operazionali. Circuiti lineari e circuiti nonlineari. Effetti delle non-idealità degli amplificatori operazionali.
    Simulazione circuitale basata su SPICE.
    Amplificatori differenziali e multistadio. Generatori di corrente elettronici e carichi attivi. Stadi di uscita. Analisi in frequenza dei circuiti elettronici analogici. Circuiti elettronici reazionati. Circuiti interni degli amplificatori operazionali. Cenni sui modelli fisici dei dispositivi elettronici.

    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    Semiconductor diodes. MOS transistors. MOS based amplifiers. Bipolar transistors. BJT based amplifiers. Circuits based on operational amplifiers. Circuit simulation based on SPICE.
    Multistage amplifiers. Electronic current generators and active loads. Frequency analysis of analog electronic circuits. Electronic circuits with feedback. Notes on physical models of electronic devices.

    Textbook and course materials

    · A. Sedra, K. Smith, Microelectronic circuits, Oxford Un. Press, 2014
    · R. Jaeger, T. Blalock, Microelettronica, McGraw-Hill, 2013
    · P. Horowitz, W. Hill, L’arte dell’elettronica, Zanichelli, 2018

    Course objectives

    At the end of the course, the student must:
    · know the basic analog circuits;
    · be able to analyze and design the basic analog circuits.

    Prerequisites

    Basic knowledge of analysis of electric circuits.

    Teaching methods

    The course includes both theoretical lessons as well as numerical practice.

    Evaluation methods

    The evaluation is based on an oral exam. The exam aims to ascertain the ability to analyze and design the basic analog electronic circuits. It will take place in the teacher's study, with an interview based on questions on the course topics. It will be evaluated in thirtieths.

    Other information

    The lecture slides are available.

    Course Syllabus

    Introduction to electronic circuits and systems.
    Semiconductor diodes. Model of the ideal diode. Real characteristic of a diode. Analytical model and simplified models of diodes. Analysis of DC circuits with diodes. Analysis of circuits with diodes in presence of small signals. Small-signal model of diode. Main applications of diodes in analog circuits. Main applications of diodes in power circuits.
    MOS transistors. Static model of NMOS and PMOS. MOS current-voltage characteristics. Early voltage and body effect. Depletion MOS transistors. Analysis of circuits with MOS.
    MOS based amplifiers. Qualitative analysis and graphic analysis. Quantitative analysis of a MOS amplifier. Analysis of bias and small-signal analysis. Main biasing circuits. Common-source, common-source with degeneration, common-gate, common-drain amplifiers.
    Bipolar transistors. Transport model of NMOS and PMOS transistors. Current-voltage characteristics of the bipolar transistor. Early voltage and breakdown voltages. Simplified models of the BJT in forward region.
    BJT based amplifiers. Qualitative analysis and graphic analysis. Quantitative analysis of a bipolar amplifier. Analysis of bias and small-signal analysis. Main biasing circuits. Common-emitter, common-emitter with degeneration, common-base, common-collector amplifiers.
    Circuits based on operational amplifiers. Linear circuits and nonlinear circuits. Effects of non-ideality of operational amplifiers.
    Circuit simulation based on SPICE.
    Differential and multistage amplifiers. Electronic current generators and active loads. Output stages. Frequency analysis of analog electronic circuits. Electronic circuits with feedback. Internal circuits of operational amplifiers. Notes on physical models of electronic devices.

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