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C.E.A.D.1.1 CIRCUITI ELETTRONICI ANALOGICI LEZIONE N° 1 (3 ore) DocenteDocente Scopo del corsoScopo del corso PrerequisitiPrerequisiti Programma del moduloProgramma.

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1 C.E.A.D.1.1 CIRCUITI ELETTRONICI ANALOGICI LEZIONE N° 1 (3 ore) DocenteDocente Scopo del corsoScopo del corso PrerequisitiPrerequisiti Programma del moduloProgramma del modulo Modalità d’esameModalità d’esame Introduzione al corsoIntroduzione al corso DiodiDiodi

2 C.E.A.D.1.2 DOCENTE Pierangelo TerreniPierangelo Terreni Dipartimento di Ingegneria dell’InformazioneDipartimento di Ingegneria dell’Informazione Telefono: Telefono: Orario di ricevimentoOrario di ricevimento –Mercoledì10,30 – 13,30 Sergio SaponaraSergio Saponara

3 C.E.A.D.1.3 SCOPO DEL CORSO fornire conoscenze relative ai componenti elettronici più recenti,fornire conoscenze relative ai componenti elettronici più recenti, –analogici, –Di potenza, – misti, soluzioni circuitali più adatte per le varie applicazionisoluzioni circuitali più adatte per le varie applicazioni –amplificatori, –alimentatori –convertitori, Strumenti CAD di analisi e progettoStrumenti CAD di analisi e progetto

4 C.E.A.D.1.4 Programma del modulo (1) Alimentatori LineariAlimentatori Lineari –analisi –progetto Alimentatori SwitchingAlimentatori Switching –analisi –progetto Generatori di forme d’ondaGeneratori di forme d’onda TemporizzatoriTemporizzatori Sistemi complessi (cenni)Sistemi complessi (cenni)

5 C.E.A.D.1.5 Programma del modulo (2) Sistemi lineariSistemi lineari Classificazione degli amplificatoriClassificazione degli amplificatori –Classe A –Classe B –Classe A-B –Classe C –Classe D –Classe E Analisi e ProgettoAnalisi e Progetto Convertitori A/D e D/AConvertitori A/D e D/A

6 C.E.A.D.1.6 Modalità d’esame Prova ScrittaProva Scritta Prova OraleProva Orale

7 C.E.A.D.1.7 Testi consigliati 1.J. Millman, A. Grabel, P. Terreni “Elettronica di Millman” McGraw-Hill 2.J. Millman, A. Grabel “Microelettronica”” McGraw-Hill 3.M. H. Rashid “Fondamenti di Elettronica” APOGEO

8 C.E.A.D.1.8 Introduzione al corso Sistemi Elettronici nella vita quotidianaSistemi Elettronici nella vita quotidiana –apparecchi telefonici –apparecchi radio –televisione –sistemi audio –Personal Computer –sistemi di controllo industriale –sistemi di sicurezza su autovetture (ABS) –sistemi di iniezione e di accensione –…………………………..

9 C.E.A.D.1.9 Grandezze elettriche 1 Differenza di potenzialeDifferenza di potenziale –Generatore di tensione continua V - + V t

10 C.E.A.D.1.10 Grandezze elettriche 2 Differenza di potenzialeDifferenza di potenziale –Generatore di tensione alternata V - + T F = 1 / T

11 C.E.A.D.1.11 Grandezze elettriche 3 Segnale qualunqueSegnale qualunque V - +

12 C.E.A.D.1.12 Legge di OHM V - + IR

13 C.E.A.D.1.13 Prima legge di Kirchhoff Legge di Kirchhoff ai nodi[KIL]Legge di Kirchhoff ai nodi[KIL] I1I1 I2I2 I3I3 I4I4 I5I5

14 C.E.A.D.1.14 Seconda legge di Kirchhoff Legge di Kirchhoff alle maglie[KVL]Legge di Kirchhoff alle maglie[KVL] V1V1 V2V2 V3V3 V4V4 V5V

15 C.E.A.D.1.15 Tipi di Analisi Sistemi LineariSistemi non LineariSistemi LineariSistemi non Lineari Legge di Ohm Legge di OhmLegge di Ohm Legge di Ohm Leggi di Kirchhoff Leggi di KirchhoffLeggi di Kirchhoff Leggi di Kirchhoff Teorema di TheveninTeorema di Thevenin Teorema di NortonTeorema di Norton Teorema di MillerTeorema di Miller Teorema di Scomp.Teorema di Scomp. …………………………………………

16 C.E.A.D.1.16 Potenza in un circuito elettrico Legge di JouleLegge di Joule V -+IR

17 C.E.A.D.1.17 Potenza in un circuito elettrico Potenza istantaneaPotenza istantanea Potenza mediaPotenza media

18 C.E.A.D.1.18 Sistemi Elettronici Esempio 1: Ricevitore radioEsempio 1: Ricevitore radio Esempio 2 :Amplificatore audioEsempio 2 :Amplificatore audio Sistema di elaborazione Sistema di elaborazione Antenna Altoparlante Sistema di elaborazione Sistema di elaborazione Microfono Altoparlante

19 C.E.A.D.1.19 Blocchi Fondamentali SensoreSensore –Trasforma la grandezza fisica che si vuole acquisire in un segnale elettrico (tensione, corrente, variazione di resistenza, capacità, induttanza, etc.) AttuatoreAttuatore –Trasforma un segnale elettrico in una grandezza fisica di interesse (movimento, forza, luce, etc.) Sistema di elaborazioneSistema di elaborazione –esegue operazioni lineari e/o non lineari sul segnale d’ingresso per fornire in uscita il segnale di pilotaggio dell’attuatore. (sistema a due porte)

20 C.E.A.D.1.20 Sensori Termistori e temocoppieTermistori e temocoppie misura di temperaturamisura di temperatura Foto diodi e foto transistoriFoto diodi e foto transistori misura di lucemisura di luce Materiali piezoelettrici e strain gaugesMateriali piezoelettrici e strain gauges misura di forzamisura di forza Potenziometri, sensori induttivi ….Potenziometri, sensori induttivi …. misura di lunghezzamisura di lunghezza Generatori tachimetrici, accelerometri, …Generatori tachimetrici, accelerometri, … misura di velocità e accelerazionemisura di velocità e accelerazione MicrofoniMicrofoni

21 C.E.A.D.1.21 Attuatori Riscaldatori resistiviRiscaldatori resistivi –per produrre calore Diodi emettitori di luce, variatori di luceDiodi emettitori di luce, variatori di luce –per controllare la luminosità SolenoidiSolenoidi –per produrre forze Motori elettriciMotori elettrici –per produrre spostamenti Altoparlanti e trasduttori ultrasoniciAltoparlanti e trasduttori ultrasonici –per produrre suoni

22 C.E.A.D.1.22 Sistema di elaborazione Esegue operazioni lineariEsegue operazioni lineari –AMPLIFICAZIONE –Somma o differenza fra segnali –…… Esegue operazioni non lineariEsegue operazioni non lineari –Prodotto fra segnali –Limitazione della banda (Fmax, Fmin) –Distorsioni –Traslazioni in frequenza –………

23 C.E.A.D.1.23 AMPLIFICATORE Esempio: Amplificatore audioEsempio: Amplificatore audio +-+- VsVs + - VUVU VIVI I RIRI + - I RURU

24 C.E.A.D.1.24 Definizione AMPLIFICATOREAMPLIFICATORE Due porteDue porte Il segnale d’uscita è una replica fedele del segnale d’ingressoIl segnale d’uscita è una replica fedele del segnale d’ingresso La potenza d’uscita è superiore a quella d’ingressoLa potenza d’uscita è superiore a quella d’ingresso ATTENZIONE!!!ATTENZIONE!!! La potenza fornita al carico viene assorbita dall’alimentazione in continua dell’amplificatoreLa potenza fornita al carico viene assorbita dall’alimentazione in continua dell’amplificatore L’amplificatore trasforma potenza priva di informazione (Potenza DC) in potenza contenente informazione (Segnale d’uscitaL’amplificatore trasforma potenza priva di informazione (Potenza DC) in potenza contenente informazione (Segnale d’uscita P DC > P UP DC > P U

25 C.E.A.D.1.25 Storia dell’Elettronica Fleming inventa il TRIODO1904Fleming inventa il TRIODO 1906Pickard realizza il diodo a contatto1906Pickard realizza il diodo a contatto 1920Armstrong realizza il ricevitore radio supereterodina1920Armstrong realizza il ricevitore radio supereterodina 1925Dimostrazione di possibile realizzazione della televisione1925Dimostrazione di possibile realizzazione della televisione 1925Lilienfield possibile realizzazione del dispositivo ad effetto di campo1925Lilienfield possibile realizzazione del dispositivo ad effetto di campo 1933Armstrong ricevitore radio fm1933Armstrong ricevitore radio fm 1940Armstrong realizza il RADAR1940Armstrong realizza il RADAR

26 C.E.A.D.1.26 Storia dell’Elettronica PRIMA RIVOLUZIONE ELETTRONICA1947PRIMA RIVOLUZIONE ELETTRONICA Shockley et alt. della Bell Labs inventano il TRANSISTORE A SILICIO (BJT) 1950Dimostrazione TVC1950Dimostrazione TVC 1952Shockley inventa il transistore unipolare a effetto di campo1952Shockley inventa il transistore unipolare a effetto di campo 1956Realizzazione SCR (disp. Potenza)1956Realizzazione SCR (disp. Potenza) 1958Kilby della Texas Instruments e1958Kilby della Texas Instruments e Moore della Fairchild sviluppano il primo circuito integrato

27 C.E.A.D.1.27 Storia dell’Elettronica SECONDA RIVOLUZ. ELETTRONICA Fairchild primo circuito integrato commerciale (Op. Amp.  A 709)1968SECONDA RIVOLUZ. ELETTRONICA Fairchild primo circuito integrato commerciale (Op. Amp.  A 709) 1971INTEL microprocessore a 4 bit (4004)1971INTEL microprocessore a 4 bit (4004) 1972INTEL microprocessore a 8 nbit1972INTEL microprocessore a 8 nbit ……………………. ……………………. 1995INTEL memoria RAM da 1 GIGABIT 1995INTEL memoria RAM da 1 GIGABIT

28 C.E.A.D.1.28 Sistema Elettronico SENSORESENSOREATTUATOREATTUATORE ELABORATOREELABORATORE ~~~~~~ ~~~~~~ AMP A / D ~~~~~~ ~~~~~~ AMP D / A ELABORATORE DIGITALE Sequenz. (M.S.F.) Sequenz. (M.S.F.) A.U. (R.C.) A.U. (R.C.) MEM (RAM) MEM (RAM) REG. (F - F) REG. (F - F) L.U. (R.C) L.U. (R.C) I / O (M.S.F.) I / O (M.S.F.)

29 C.E.A.D.1.29 Blocchi Base AMP=AmplificatoreAMP=Amplificatore Filtro=Elimina le frequenze inutiliFiltro=Elimina le frequenze inutili (filtro anti aliasing) A/D=Convertitore Analogico/DigitaleA/D=Convertitore Analogico/Digitale El. Dig.=Elaboratore “Numerico”El. Dig.=Elaboratore “Numerico” (opera su grandezze numeriche e logiche) D/A =Convertitore Digitale/AnalogicoD/A =Convertitore Digitale/Analogico Filtro=Elimina le frequenze inutiliFiltro=Elimina le frequenze inutili AMP=AmplificatoreAMP=Amplificatore

30 C.E.A.D.1.30 Conclusioni Introduzione al corsoIntroduzione al corso Definizione di SISTEMA ELETTRONICODefinizione di SISTEMA ELETTRONICO TrasduttoriTrasduttori AMPLIFICATOREAMPLIFICATORE Equilibrio energetico in un amplificatoreEquilibrio energetico in un amplificatore Breve storia dell’ElettronicaBreve storia dell’Elettronica Espansione di un Sistema ElettronicoEspansione di un Sistema Elettronico Blocchi base costituenti un Elaboratore ElettronicoBlocchi base costituenti un Elaboratore Elettronico


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