ITALIANO

Diodi a semiconduttore e circuiti con diodi. Transistori MOS. Amplificatori basati su MOS. Transistori bipolari. Amplificatori basati su BJT. Circuiti con amplificatori operazionali. Regolatori di tensione lineari e switching. Simulazione circuitale basata su SPICE.

· 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
· M. Geri, M. Pieraccini, Esercizi svolti di Elettronica Generale, Esculapio, 2022

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

Conoscenze di base dell’analisi dei circuiti elettrici.

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

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 e di potenza. Si svolge con un colloquio articolato in esercizi numerici e domande sugli argomenti dell’insegnamento. Viene valutata in trentesimi.

Sono disponibili le slides delle lezioni.

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. Amplificatore differenziale a MOS.
Transistori bipolari BJT. Modello del trasporto di transistori NPN e PNP. 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. Amplificatore differenziale a BJT.
Circuiti lineari basati su amplificatori operazionali. Amplificatore invertente e non. Addizionatore e amplificatori differenziali. Integratore e derivatore. Riferimenti di tensione e corrente. Filtri attivi. Circuiti nonlineari basati su amplificatori operazionali. Raddrizzatori, limitatori, zona morta. Comparatori, comparatori ad isteresi statica e dinamica. Generatori di onda quadra e triangolare. Circuiti con amplificatori operazionali con singola alimentazione.
Effetti delle non-idealità degli amplificatori operazionali. Limiti di tensione e corrente. Guadagno e resistenze di valore finito. Banda e slew rate. Tensione di offset. Corrente di bias e di offset.
Regolatori di tensione lineari. Analisi e dimensionamento dei componenti. Regolatori di tensione switching. Topologia buck con modulatore PWM.
Simulazione circuitale basata su SPICE.

Italian

Semiconductor diodes and diode circuits. MOS transistors. MOS based amplifiers. Bipolar transistors. BJT based amplifiers. Circuits with operational amplifiers. Linear and switching voltage regulators. Circuit simulations based on SPICE.

· 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
· M. Geri, M. Pieraccini, Esercizi svolti di Elettronica Generale, Esculapio, 2022

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

Basic knowledge of analysis of electric circuits.

The course includes both theoretical lessons and numerical practice.

The evaluation is based on an oral exam. The exam aims to ascertain the ability to analyze and design the basic analog and power electronic circuits. It takes place with an interview based on numerical exercises and questions on the course topics. It is evaluated in thirtieths.

The lecture slides are available.

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. MOS differential amplifier.
Bipolar transistors BJT. Transport model of NPN and PNP 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. BJT differential amplifier.
Linear circuits based on operational amplifiers. Inverting and non-inverting amplifier. Summer and differential amplifiers. Integrator and differentiator. Voltage and current reference. Active filters. Non-linear circuits based on operational amplifiers. Rectifiers, limiters, dead-zone. Comparators, hysteresis comparators and dynamic hysteresis comparators. Square-wave and triangular-wave generators. Operational amplifiers in single supply circuits.
Effects of non-idealities of real operational amplifiers. Voltage and current limits. Finite gain and resistances. Bandwidth and slew rate. Offset voltage. Bias and offset currents.
Linear voltage regulators. Analysis and design of components. Switching voltage regulators. Buck topology and PWM modulator.
Circuit simulations based on SPICE.