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LABORATORIO DI FISICA III

Antonio DI BARTOLOMEO LABORATORIO DI FISICA III

0512600016
DIPARTIMENTO DI FISICA "E.R. CAIANIELLO"
CORSO DI LAUREA
FISICA
2020/2021

OBBLIGATORIO
ANNO CORSO 3
ANNO ORDINAMENTO 2017
ANNUALE
CFUOREATTIVITÀ
540LEZIONE
784LABORATORIO
ANTONIO DI BARTOLOMEO T Curriculum
Obiettivi
IL CORSO (12 CFU - 124 H) È DIVISO IN DUE MODULI E FORNISCE CONOSCENZE E CAPACITÀ TEORICO-PRATICHE NEL SETTORE DELL'ELETTRONICA ANALOGICA (MODULO 1) E DIGITALE (MODULO 2). IL CORSO COSTITUISCE UNA INTRODUZIONE ALLA FISICA DEI DISPOSITIVI A SEMICONDUTTORE (DIODI E TRANSISTOR), ALLA MODELLIZZAZIONE DEI DISPOSITIVI ED AL PROGETTO DI CIRCUITI; INSEGNA A USARE LA STRUMENTAZIONE ELETTRONICA DI LABORATORIO PER LA REALIZZAZIONE E CARATTERIZZAZIONE DI CIRCUITI ATTIVI PIÙ' O MENO COMPLESSI. LA PROGETTAZIONE DI CIRCUITI VIENE EFFETTUATA ANCHE ATTRAVERSO L’USO DI SOFTWARE DI SIMULAZIONE COME SPICE E VHDL.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE:
IL CORSO HA L'OBIETTIVO DI FORNIRE AGLI STUDENTI CONOSCENZE TEORICO-PRATICHE RELATIVE ALL'ELETTRONICA ANALOGICA E DIGITALE, DAL PUNTO DI VISTA DELLA FISICA DEI DISPOSITIVI E DA QUELLO DELLE APPLICAZIONI TECNOLOGICHE; SVILUPPA L’ABILITA’ A PROGETTARE E REALIZZARE CIRCUITI PER APPLICAZIONI SPECIFICHE ED IN PARTICOLARE PER L'ACQUISIZIONE E L’ELABORAZIONE DI SEGNALI DA SENSORI O APPARATI DI MISURA PIU’ COMPLESSI. IL CORSO SI BASA SULLE COMPETENZE ACQUISITE NEI CORSI PRECEDENTI, IN SPECIAL MODO DI ELETTROMAGNETISMO E DI TEORIA DEI CIRCUITI.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
GLI STUDENTI ACQUISIRANNO FAMILIARITÀ CON IL FUNZIONAMENTO E L’USO DI DIODI, TRANSISTOR, AMPLIFICATORI OPERAZIONALI E DIVERSI CIRCUITI LOGICI. GLI STUDENTI SARANNO IN GRADO DI PROGETTARE E REALIZZARE SEMPLICI CIRCUITI ELETTRONICI ANALOGICI E DIGITALI ED UTILIZZARE STRUMENTAZIONE AVANZATA PER LA MISURA DI GRANDEZZE ELETTRICHE; SARANNO INOLTRE IN GRADO DI CAPIRE LA LETTERATURA SPECIFICA DEL SETTORE.
Prerequisiti
CONOSCENZA ADEGUATA DI FISICA GENERALE E CONOSCENZA APPROFONDITA DELLE TECNICHE DI ANALISI DEI CIRCUITI ELETTRICI.
Contenuti
IL CORSO È DIVISO IN DUE MODULI: (1) ELETTRONICA ANALOGICA E (2) ELETTRONICA DIGITALE

MODULO 1
LEZIONI FRONTALI (24 ORE):
- ESEMPI DI SISTEMI ELETTRONICI (2H): IL TELEFONO CELLULARE E LA FOTOCAMERA DIGITALE. SEGNALI ANALOGICI E DIGITALI. TEOREMI FONDAMENTALI DEI CIRCUITI.
- INTRODUZIONE AI SEMICONDUTTORI (4H): CONDUTTORI, ISOLANTI E SEMICONDUTTORI. BANDE DI ENERGIA. ELETTRONI E LACUNE. DENSITÀ DEI PORTATORI DI CARICA. TRASPORTO ELETTRICO.
- GIUNZIONE PN (4H): MODELLO DI TRASPORTO. CARATTERISTICHE CORRENTE-TENSIONE. CIRCUITI A DIODI.
- TRANSISTOR BIPOLARE (4H): MODELLO DI TRASPORTO. CARATTERISTICHE CORRENTE-TENSIONE. MODELLI A GRANDI E A PICCOLI SEGNALI. CIRCUITI DI BIAS. AMPLIFICATORI.
- MOSFET (4H): MODELLO DI TRASPORTO. CARATTERISTICHE CORRENTE.TENSIONE. MODELLI A GRANDI E A PICCOLI SEGNALI. CIRCUITI DI BIAS. AMPLIFICATORI.
- AMPLIFICATORI OPERAZIONALI (4H): MODELLO IDEALE, CIRCUITI CON AMPLIFICATORI OPERAZIONALI, AMPLIFICATORI REALI.
- CONVERTITORI A/D E D/A (2H): CARATTERISTICHE GENERALI DEI CONVERTITORI DIGITALE-ANALOGICO E ANALOGICO-DIGITALE. PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO E CIRCUITI PRINCIPALI DEI CONVERTITORI A/D E D/A.

ESERCITAZIONI DI LABORATORIO (40 ORE):
- DIODI AL SILICIO, DIODI LED, CELLE SOLARI (4H).
- DIODI IN CIRCUITI RADDRIZZATORI, LIMITATORI E DI AGGANCIO (4H).
- CARATTERISTICHE CORRENTE-TENSIONE DI TRANSISTOR BIPOLARI (4H).
- TRANSISTOR BIPOLARE COME SWITCH DI UN LED (4).
- TRANSISTOR BIPOLARI IN CIRCUITI AMPLIFICATORI (4H).
- CARATTERISTICHE CORRENTE-TENSIONE E CAPACITA’-TENSIONE IN TRANSISTOR AD EFFETTO DI CAMPO (4H).
- MOSFET IN CIRCUITI AMPLIFICATORI (4H).
- GUADAGNO, RISPOSTA IN FREQUENZA E SLEW RATE DI UN AMPLIFICATORE OPERAZIONALE (4H).
- CIRCUITI CON OPERAZIONALI RETROAZIONATI (4H).
- CIRCUITI INTEGRATORI E DERIVATORI CON AMPLIFICATORI OPERAZIONALI (4H).

MODULO 2
LEZIONI FRONTALI (24 ORE):
- INTRODUZIONE ALLA ELETTRONICA DIGITALE (2H): QUANTITÀ DIGITALI E ANALOGICHE; LIVELLI LOGICI; FORME D'ONDA; OPERAZIONI LOGICHE.
- SISTEMI DI NUMERAZIONE E CODICI (2H): NUMERI BINARI; ARITMETICA BINARIA; COMPLEMENTO AD 1 E A 2; CODICE BCD E GRAY.
- PORTE LOGICHE (2H): INVERTER, AND, OR, NAND, NOR, XOR E XNOR; LOGICA PROGRAMMABILE; LOGICHE FISSE.
- FAMIGLIE LOGICHE (2H): TECNOLOGIE, CARATTERISTICHE E PARAMETRI; CIRCUITI PMOS, NMOS, CMOS, TTL, ECL.
- ALGEBRA BOOLEANA E SEMPLIFICAZIONE LOGICA (4H): TEOREMI DI DEMORGAN; ESPRESSIONI BOOLEANE E TAVOLE DI VERITÀ; MAPPA DI KARNAUGH. INTRODUZIONE A VHDL; UNIVERSALITA’ DELLE PORTE NAND E NOR.
- LOGICA COMBINATORIA (2H): SOMMATORI; COMPARATORI; DECODIFICATORI, CODIFICATORI; MULTIPLATORI; DEMULTIPLATORI; GENERAZIONE/VERIFICA DI PARITÀ.
- LOGICA SEQUENZIALE (4H): MULTIVIBRATORI, MEMORIE, FLIP/FLOP; IL TIMER 555.
- CONTATORI E REGISTRI A SCORRIMENTO (2H): CONTATORI; DECODIFICA DEI CONTATORI, CLOCK DIGITALE; REGISTRI A SCORRIMENTO; REGISTRI A SCORRIMENTO BIDIREZIONALE.
- MEMORIA E STORAGE (2H): MEMORIE A SEMICONDUTTORI; RAM, ROM, PROM E EPROM; MEMORIE FLASH; MEMORIE MAGNETICHE E OTTICHE.
- LOGICHE PROGRAMMABILI (2H): INTRODUZIONE AL DSP, ALL’ ACQUISIZIONE AUTOMATICA DEI DATI E AL MICROCONTROLLORE.

ESERCITAZIONI DI LABORATORIO (36 ORE):
- REALIZZAZIONE DI UNA SONDA LOGICA (4H)
- CONVERSIONE BINARIO A BCD USANDO IL BCD/7-SEGMENT DISPLAY DECODER (4H).
- PORTE LOGICHE (4H).
- MISURA DELLE CARATTERISTICHE DICHIARATE NEI DATA SHEETS PER PORTE AND E INV (4H).
- ALGEBRA BOOLEANA; PORTE AND, INV, OR COSTRUITE CON PORTE NAND O NOR (4H).
- MULTIPLEXER COME DISPOSITIVO LOGICO PROGRAMMABILE (4H).
- ESPERIMENTI CON FLIP/FLOP E LM555 (4H).
- ESPERIMENTI CON CONTATORI (4H).
- PROGETTO CON SCHEDA ARDUINO (4H).
Metodi Didattici
L’INSEGNAMENTO È ORGANIZZATO NEL SEGUENTE MODO:
LEZIONI IN AULA SUGLI ARGOMENTI DEL CORSO
ESERCITAZIONI IN LABORATORIO PER LA REALIZZAZIONE DI VARIE ESPERIMENTI RELATIVI AGLI ARGOMENTI TRATTATI.
GLI STUDENTI SARANNO DIVISI IN GRUPPI (GENERALMENTE 3-4 STUDENTI PER GRUPPO).
AL TERMINE DELLE ESERCITAZIONI OGNI GRUPPO DEVE PRESENTARE UNA RELAZIONE SULLA ESPERIENZA REALIZZATA CHE DESCRIVE OBIETTIVI, METODOLOGIA E APPARATO SPERIMENTALE, DATI RACCOLTI E RELATIVA ANALISI.
Verifica dell'apprendimento
OGNI ESPERIENZA DI LABORATORIO È SEGUITA DA UNA RELAZIONE IN CUI VIENE DETTAGLIATA L'ATTIVITÀ SVOLTA E VENGONO PRESENTATI E DISCUSSI I RISULTATI RAGGIUNTI. LE RELAZIONI POSSONO ESSERE ELABORATE IN GRUPPO.
PER ESSERE AMMESSI A SOSTENERE L'ESAME OCCORRE AVER PRESENTATO ALMENO L'80% DELLE RELAZIONI DI LABORATORIO RICHIESTE.

L'ESAME CONSISTE IN UNA PROVA ORALE NELLA QUALE:
1. VENGONO DISCUSSI GLI ARGOMENTI DELL’INSEGNAMENTO PER VERIFICARE LA CAPACITÀ DI COMPRENDERE E COLLEGARE I VARI ARGOMENTI TRATTATI DURANTE LE LEZIONI;
2. VENGONO DISCUSSE LE RELAZIONI RELATIVE ALLE ESERCITAZIONI DI LABORATORIO PER VERIFICARE LA COMPRENSIONE DELLE PROBLEMATICHE SPERIMENTALI E L'ACQUISITA CAPACITÀ DI REALIZZARE SEMPLICI ESPERIENZE, CHE COSTITUISCE UNO DEGLI OBIETTIVI FORMATIVI.

LA VALUTAZIONE TERRÀ CONTO DELL’EFFICACIA DELL’ESPOSIZIONE, DELLA COMPLETEZZA ED ESATTEZZA DELLE RISPOSTE, NONCHÉ DELLA CHIAREZZA NELLA PRESENTAZIONE DEGLI ARGOMENTI DELL’INSEGNAMENTO E DELLE ESERCITAZIONI EFFETTUATE IN LABORATORIO.
IL LIVELLO DI VALUTAZIONE MINIMO (18) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE DIMOSTRA INCERTEZZE NELL’ESPORRE GLI ARGOMENTI DELL’INSEGNAMENTO E NELLA PADRONANZA DELLE TECNICHE SPERIMENTALI UTILIZZATE.
IL LIVELLO MASSIMO (30) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE DIMOSTRA UNA CONOSCENZA COMPLETA ED APPROFONDITA DEGLI ARGOMENTI TRATTATI E DELLE TECNICHE SPERIMENTALI UTILIZZATE.
LA LODE VIENE ATTRIBUITA QUANDO IL CANDIDATO DIMOSTRA UNA SIGNIFICATIVA PADRONANZA DEI CONTENUTI TEORICI E PRATICI ED INOLTRE MOSTRA DI SAPER PRESENTARE GLI ARGOMENTI CON PROPRIETÀ DI LINGUAGGIO E CAPACITÀ DI ELABORAZIONE AUTONOMA.
Testi
BEHZAD RAZAVI: FUNDAMENTALS OF MICROELECTRONICS, 2ND EDITION, JOHN WILEY & SONS, NJ, 2014, ISBN: 978-1118156322
WILLIAM KLEITZ: DIGITAL ELECTRONICS: A PRACTICAL APPROACH WITH VHDL, NINTH EDITION, PEARSON EDUCATION, NJ, 2013, ISBN:978-0132543033
THOMAS L. FLOYD: ELECTRONIC DEVICES, TENTH EDITION, PEARSON EDUCATION, NJ, 2016, ISBN: 978-1292222998
THOMAS L. FLOYD: DIGITAL FUNDAMENTALS, 11TH GLOBAL EDITION, PEARSON EDUCATION, NJ, 2016, ISBN: 978-1292075983
ADEL S. SEDRA, KENNETH C. SMITH CIRCUITI PER LA MICROELECTRONICA, 5A EDIZIONE, EDISES, IT, 2019: ISBN: 978-8833190549

Altre Informazioni
LA FREQUENZA DEL CORSO, SEPPURE NON OBBLIGATORIA, È STRETTAMENTE NECESSARIA SPECIE PER LE ATTIVITÀ DI LABORATORIO.

INDIRIZZO DI POSTA ELETTRONICA DEL DOCENTE:
ADIBARTOLOMEO@UNISA.IT
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2022-05-23]