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LABORATORIO DI ELETTRONICA ANALOGICA E DIGITALE

Antonio DI BARTOLOMEO LABORATORIO DI ELETTRONICA ANALOGICA E DIGITALE

0512600040
DIPARTIMENTO DI FISICA "E.R. CAIANIELLO"
CORSO DI LAUREA
FISICA
2024/2025

OBBLIGATORIO
ANNO CORSO 3
ANNO ORDINAMENTO 2017
ANNUALE
CFUOREATTIVITÀ
540LEZIONE
784LABORATORIO
ANTONIO DI BARTOLOMEO T Curriculum
OFELIA DURANTE Curriculum
Obiettivi
L'INSEGNAMENTO (12 CFU - 124 H) HA L'OBIETTIVO DI FORNIRE CONOSCENZE E CAPACITÀ TEORICO-PRATICHE NEL SETTORE DELL'ELETTRONICA ANALOGICA E DIGITALE. ESSO COSTITUISCE UNA INTRODUZIONE ALLA FISICA DEI DISPOSITIVI A SEMICONDUTTORE (DIODI, TRANSISTOR), AGLI AMPLIFICATORI OPERAZIONALI E 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:
L'INSEGNAMENTO FORNISCE CONOSCENZE TEORICO-PRATICHE RELATIVE ALL'ELETTRONICA ANALOGICA E DIGITALE, DAL PUNTO DI VISTA DELLA FISICA DEI DISPOSITIVI E DA QUELLO DELLE APPLICAZIONI TECNOLOGICHE; MOSTRA COME 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. L'INSEGNAMENTO 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 ACQUISISCONO FAMILIARITÀ CON IL FUNZIONAMENTO E L’USO DI DIODI, TRANSISTOR, AMPLIFICATORI OPERAZIONALI E DIVERSI CIRCUITI LOGICI. ALLA FINE DEL CORSO CI SI ASPETTA CHE GLI STUDENTI SIANO IN GRADO DI PROGETTARE E REALIZZARE SEMPLICI CIRCUITI ELETTRONICI ANALOGICI E DIGITALI E DI UTILIZZARE STRUMENTAZIONE AVANZATA PER LA MISURA DI GRANDEZZE ELETTRICHE. DOVREBBERO INOLTRE ESSERE IN GRADO DI CAPIRE LA LETTERATURA SPECIFICA DEL SETTORE.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO
S’INTENDE INCORAGGIARE, TRAMITE DOMANDE E DISCUSSIONI, L’APPRENDIMENTO CRITICO DEGLI ARGOMENTI DEL CORSO, CON L’OBIETTIVO DI PERMETTERE IL RAGGIUNGIMENTO, ALLA FINE DEL CORSO, DI UN BUON LIVELLO DI AUTONOMIA RIGUARDO L’ANALISI DI SITUAZIONI SIA PRATICHE CHE TEORICHE.

ABILITA’ COMUNICATIVE
L'INSEGNAMENTO INTENDE FORNIRE AGLI STUDENTI LA TERMINOLOGIA, LA CONOSCENZA DELLE TECNICHE E DEI RAGIONAMENTI NECESSARI AD ESPORRE E COMUNICARE IN MANIERA CRITICA E SCIENTIFICAMENTE RIGOROSA LE CONOSCENZE ACQUISITE.


CAPACITA’ DI APPRENDIMENTO
ALLA FINE DEL CORSO LO STUDENTE AVRA’ APPRESO COME AFFRONTARE LO STUDIO DEI CIRCUITI ELETTRONICI, ED AVRA’ ACQUISITO UNA COMPRENSIONE DELLE CARATTERISTICHE TECNICHE PRINCIPALI, DELLA SENSIBILITA’, DEI PARAMETRI FONDAMENTALI E DELLE POSSIBILITA’ OFFERTE DALLE VARIE CIRCUITI TRATTATI. AVRA’ ACQUISITO INOLTRE LA CAPACITA’ DI UTILIZZARE DIVERSI STRUMENTI DI MISURA.
Prerequisiti
CONOSCENZA ADEGUATA DI FISICA GENERALE E CONOSCENZA APPROFONDITA DELLE TECNICHE DI ANALISI DEI CIRCUITI ELETTRICI.
Contenuti
L'INSEGNAMENTO TRATTA I DISPOSITIVI A SEMICONDUTTORE (DIODI E TRANSISTOR) DAL PUNTO DI VISTA DELLA FISICA DI BASE E DELLE APPLICAZIONI IN CIRCUITI ANALOGICI E DIGITALI. PER L'ANALISI VENGONO UTILIZZATI MODELLI A GRANDI E A PICCOLI SEGNALI. IL CORSO COPRE ARGOMENTI DI ELETTRONICA ANALOGICA COME L'AMPLIFICAZIONE, L'ADATTAMENTO DI IMPEDENZA, LA RISPOSTA IN FREQUENZA, LA RETROAZIONE, LA TRASFORMAZIONE ANALOGICO-DIGITALE E DEDICA AMPIO SPAZIO AI COMPONENTI FONDAMENTALI PER L'ELABORAZIONE DI SEGNALI DIGITALI.

ELETTRONICA ANALOGICA: LEZIONI (30 ORE)
- INTRODUZIONE AI SEMICONDUTTORI (4H): CONDUTTORI, ISOLANTI E SEMICONDUTTORI. BANDE DI ENERGIA. ELETTRONI E LACUNE. TRASPORTO ELETTRICO.
- GIUNZIONE PN (4H): FUNZIONAMENTO. CARATTERISTICHE CORRENTE-TENSIONE. CIRCUITI A DIODI.
- MOSFET (4H): FUNZIONAMENTO. CARATTERISTICHE I-V. MODELLI A GRANDI E A PICCOLI SEGNALI. CIRCUITI DI BIAS. AMPLIFICATORI.
- TRANSISTOR BIPOLARE (4H): FUNZIONAMENTO. CARATTERISTICHE I-V. MODELLI A GRANDI E A PICCOLI SEGNALI. CIRCUITI DI BIAS. AMPLIFICATORI.
- AMPLIFICATORI OPERAZIONALI (4H): MODELLO IDEALE. CIRCUITI CON AMP OP. AMP OP REALI.
- RISPOSTA IN FREQUENZA (3H): MODELLI DEI TRANSISTOR AD ALTA FREQUENZA. METODI DI ANALISI.
- RETROAZIONE (3H): TIPI FONDAMENTALI DI RETOAZIONE. EFFETTO SU IMPEDENZE DI INGRESSO E DI USCITA.
- CONVERTITORI A/D E D/A (4H): QUANTITÀ DIGITALI E ANALOGICHE. LIVELLI LOGICI. NUMERI BINARI. CIRCUITI PER LA CONVERSIONE ANALOGICO-DIGITALE E DIGITALE-ANALOGICO.

ELETTRONICA DIGITALE: LEZIONI (26 ORE)
- PORTE LOGICHE (4H): NOT, AND, OR, NAND, NOR, XOR E XNOR. DISPOSITIVI LOGICI PROGRAMMABILI.
- LOGICA COMBINATORIA (4H): ESPRESSIONI BOOLEANE E TAVOLE DI VERITÀ. TEOREMI DI DE MORGAN. SOMMA DI PRODOTTI. MAPPE DI KARNAUGH. INTRODUZIONE A VHDL.
- FAMIGLIE LOGICHE (4H): TECNOLOGIE TTL E CMOS. PROGETTO DI CIRCUITI LOGICI CMOS.
- CIRCUITI LOGICI MSI (2H): COMPARATORI. DECODIFICATORI. CODIFICATORI. MULTIPLEXER. DEMULTIPLEXER.
- LOGICA SEQUENZIALE (4H): LATCH. FLIP/FLOP. MULTIVIBRATORI. TIMER. TIMER 555.
- CONTATORI E REGISTRI (2H): CONTATORI ASINCRONI E SINCRONI. DECODIFICA DEI CONTATORI. TRAFERIMENTI DI DATI NEI REGISTRI. REGISTRI A SCORRIMENTO.
- ARITMETICA DIGITALE (2H): ARITMETICA BINARIA. COMPLEMENTO AD 1 E A 2. CIRCUITI ARITMETICI.
- MEMORIE (2H): ARCHITETTURA. MEMORIE NON-VOLATILI: ROM, PROM, EPROM, FLASH. MEMORIE VOLATILI: SRAM. DRAM. MEMORIE MAGNETICHE E OTTICHE.
- MICROCONTROLLORI (2H): PLC. COMPUTER SINGLE-BOARD. ARDUINO. RASPBERRY PI.

ESERCITAZIONI DI LABORATORIO (68 ORE)
- DIODI AL SILICIO, LED, CELLE SOLARI (4H).
- DIODI IN CIRCUITI RADDRIZZATORI, LIMITATORI E DI AGGANCIO (4H).
- CARATTERISTICHE I-V E C-V IN TRANSISTOR AD EFFETTO DI CAMPO (4H).
- MOSFET IN CIRCUITI AMPLIFICATORI (4H).
- TRANSISTOR BIPOLARI: CARATTERISTICHE I-V, USO COME SWITCH E AMPLIFICATORE (4H).
- CIRCUITI CON AMP OP RETROAZIONATI (4H).
- AMP OP IN CIRCUITI INTEGRATORI E DERIVATORI (4H).
- CONVERSIONE A/D E D/A DI UN SEGNALE (4H)
- FUNZIONE LOGICA REALIZZATA CON PORTE LOGICHE (4H).
- REALIZZAZIONE DI UNA PORTA NAND CMOS O TTL (4 H).
- PORTE AND, NOT, OR COSTRUITE CON PORTE NAND O NOR (4H).
- CODIFICATORI, DECODIFICATORI E DISPLAY A 7 SEGMENTI (4H).
- MULTIPLEXER COME DISPOSITIVO LOGICO PROGRAMMABILE (4H).
- ESPERIMENTI CON FLIP/FLOP E LM555 (4H).
- ESPERIMENTI CON CONTATORI (4H).
- PROGETTO DI UN SISTEMA DI ACQUISIZIONI DATI CON SCHEDA ARDUINO (8H).
Metodi Didattici
L’INSEGNAMENTO È ORGANIZZATO CON LEZIONI IN AULA DOVE VENGONO INTRODOTTI I VARI ARGOMENTI E CON ESERCITAZIONI IN LABORATORIO PER LA REALIZZAZIONE DI ESPERIMENTI RELATIVI AGLI ARGOMENTI TRATTATI.
PER LA PARTE DI LABORATORIO, 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, DOVE VENGONO DESCRITTI OBIETTIVI, METODOLOGIA, 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.

L'ESAME CONSISTE IN UNA PROVA ORALE NELLA QUALE:
1. VENGONO DISCUSSI GLI ARGOMENTI DELL’INSEGNAMENTO PER VERIFICARNE LA COMPRENSIONE; IN QUESTA FASE, POSSONO ESSERE PROPOSTI UNO O PIU' ESERCIZI IN CUI VIENE RICHIESTO DI ANALIZZARE UN SEMPLICE CIRCUITO ELETTRONICO.
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.

LA VALUTAZIONE TERRÀ CONTO DELLA FREQUENZA DEL CORSO, DELLA COMPLETEZZA E QUALITÀ DELLE RELAZIONI DI LABORATORIO, E DELL'ESAME ORALE FINALE. PER L'ESAME ORALE FINALE SARÀ VALORIZZATA L’EFFICACIA DELL’ESPOSIZIONE, LA COMPLETEZZA E L' ESATTEZZA DELLE RISPOSTE, NONCHÉ LA CHIAREZZA DELLA PRESENTAZIONE DEGLI ARGOMENTI DELL’INSEGNAMENTO E DELLE ESERCITAZIONI EFFETTUATE IN LABORATORIO.
IL LIVELLO DI VALUTAZIONE MINIMO (18) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE DIMOSTRA UNA CONOSCENZA SUFFICIENTE DEL FUNZIONAMENTO DEI VARI DISPOSITIVI, MA PRESENTA QUALCHE IMPRECISIONE O INCOMPLETEZZA NELL'ESPOSIZIONE DEGLI ARGOMENTI DEL CORSO O NELL'APPLICAZIONE 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 PRATICI E TEORICI 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
DONALD A. NEAMEN: MICROELECTRONICS CIRCUIT ANALYSIS AND DESIGN, 5° EDIZIONE, MCGRAW HILL; 2024; ISBN-13 : 978-1266812583
THOMAS L. FLOYD: ELECTRONIC DEVICES, TENTH EDITION, PEARSON EDUCATION, NJ, 2016, ISBN: 978-1292222998
NEAL S. WIDMER, GREGORY L. MOSS, RONALD J. TOCCI: DIGITAL SYSTEMS, TWELFTH EDITION, PEARSON EDUCATION, NJ, 2018, ISBN: 978-1292162003
ADEL S. SEDRA, KENNETH C. SMITH CIRCUITI PER LA MICROELECTRONICA, 5A EDIZIONE, EDISES, IT, 2019: ISBN: 978-8833190549
RICHARD C. JAEGER, TRAVIS N. BLALOCK: MICROELETTRONICA, QUINTA EDIZIONE, MC-GRAW HILL EDUCATION, MILANO, 2018, ISBN: 978-8838694622
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
Orari Lezioni

  BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2024-11-29]