Corsi di Laurea Corsi di Laurea Magistrale Corsi di Laurea Magistrale
a Ciclo Unico
Scuola di Ingegneria
INGEGNERIA MECCATRONICA
Insegnamento
ELETTRONICA ANALOGICA
IN09111793, A.A. 2018/19

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2017/18

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea in
INGEGNERIA MECCATRONICA
IN2376, ordinamento 2017/18, A.A. 2018/19
N0
porta questa
pagina con te
Crediti formativi 9.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese ANALOG ELECTRONICS
Sito della struttura didattica http://www.gest.unipd.it/it/corsi/corsi-di-studio/corsi-di-laurea-triennale/ingegneria-meccatronica
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Tecnica e Gestione dei Sistemi Industriali (DTG)
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione ITALIANO
Sede VICENZA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile PAOLO TENTI ING-INF/01
Altri docenti TOMMASO CALDOGNETTO ING-INF/01

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
CARATTERIZZANTE Ingegneria elettronica ING-INF/01 9.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Secondo semestre
Anno di corso II Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
LEZIONE 9.0 72 153.0

Calendario
Inizio attività didattiche 25/02/2019
Fine attività didattiche 14/06/2019
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2018/19 Ord.2017

Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
1 2018 01/10/2018 15/03/2020 TENTI PAOLO (Presidente)
CALDOGNETTO TOMMASO (Membro Effettivo)
MAGNONE PAOLO (Supplente)
MATTAVELLI PAOLO (Supplente)

Syllabus
Prerequisiti: Il corso prevede conoscenze di Fisica (stato solido), Elettrotecnica (campi elettrici e analisi delle reti) e, nella parte terminale, fa uso anche di concetti discussi in corsi paralleli (risposta in frequenza, retroazione), con l'obiettivo di dare una visione multidisciplinare e sistemica delle applicazioni trattate.
Conoscenze e abilita' da acquisire: Gli obiettivi formativi del corso, in termini di conoscenze e abilità da conseguire, sono molteplici.
Infatti nel loro percorso formativo gli studenti vengono esposti per la prima volta a tematiche elettroniche, che si dispiegano su diversi livelli, da quelli più specificamente fisico-tecnologici a quelli modellistico-circuitali, a quelli sistemici e applicativi.

CONOSCENZE DA ACQUISIRE

1.CONOSCENZE ELETTRONICHE DI BASE, relativamente alla fisica dei semiconduttori, alla struttura e alle prestazioni elettriche dei dispositivi elettronici elementari, alla modellistica linearizzata dei componenti, all’analisi degli stress endogeni ed esogeni e ai principi tecnologici per la realizzazione di componenti e sistemi integrati.

2.CONOSCENZE DI MODELLI E CIRCUITI FONDAMENTALI, basate sull’uso congiunto della teoria delle reti elettriche e della modellistica lineare dei componenti. Vengono in particolare acquisite metodiche per l’analisi e la sintesi di circuiti non lineari, di amplificatori elementari, e di reti di polarizzazione. Gli studenti apprendono altresì a collegare gli aspetti prestazionali con le scelte progettuali, operate in un’ottica modulare ottimizzata per lo specifico dominio applicativo.

3.CONOSCENZE SU SISTEMI ELETTRONICI INTEGRATI per l’elaborazione di segnali analogici. In particolare si acquisiscono conoscenze sulla struttura funzionale degli amplificatori operazionali, sui blocchi costitutivi e le relative interazioni, sulle analisi prestazionali nei domini del tempo e della frequenza, e su alcune fondamentali applicazioni, sia in ambito lineare (funzioni algebriche, filtraggi, conversioni di grandezze) che non lineare (funzioni logaritmiche, amplificatori a guadagno variabile).

ABILITA’ DA ACQUISIRE
Durante tutto il corso le tematiche teoriche vengono intessute con quelle realizzative, con lo scopo di collegare le nozioni discusse in aula con gli ambiti applicativi, acquisire una visione sistemica, e maturare la capacità di verificare quantitativamente i risultati teorici.
Questi obiettivi vengono perseguiti anche stimolando gli studenti a un’interazione continua, ponendo quesiti e argomenti di discussione non solo sugli argomenti del corso ma anche, più in generale, sulle applicazioni elettroniche in ogni possibile ambito: domestico, industriale, scientifico e tecnologico. Ciò abitua gli studenti a esporre le loro idee, favorisce la crescita del gruppo e la sua capacità di interagire dinamicamente, e crea una dialettica bidirezionale e ragionevolmente equilibrata tra docente e studenti.
Il corso è organizzato in modo da consentire allo studente di acquisire sia strumenti di analisi puntuale (studio di componenti e circuiti) che una visione sistemica, con una progressiva acquisizione di capacità di analisi critica delle soluzioni (costi/benefici), sensibilità ai limiti operativi a livello di componenti (stress) e sistemi (prestazioni) e, infine, abilità progettuali applicate a circuiti e sistemi elementari.
Modalita' di esame: L’esame si svolge in due prove ravvicinate nel tempo.

La prima prova è scritta e consiste nell’analisi di funzionamento ed, eventualmente, nella formulazione di alcune scelte progettuali relativamente a semplici schemi di amplificazione e/o circuiti con amplificatori operazionali.

La seconda prova è orale e riguarda la presentazione e discussione di uno degli argomenti teorici presentati a lezione. A tal fine lo studente dispone di un tempo iniziale (15-20 minuti) per impostare la sua presentazione, cui segue una discussione con il docente sull’argomento.
Criteri di valutazione: La valutazione avviene su due diversi livelli.

Tramite la prova scritta si valutano le capacità acquisite dallo studente nell’analisi e sintesi di semplici circuiti tramite un uso appropriato delle metodiche di studio delle reti, della modellistica a livello di componente e sistema, delle tecniche elementari di progettazione per obiettivi prestazionali.

La prova orale consente invece di verificare le conoscenze acquisite su: caratteristiche fisiche e operative dei dispositivi; struttura, funzionamento, caratteristiche e limiti prestazionali degli amplificatori; analisi della risposta nel dominio del tempo e della frequenza dei sistemi di elaborazione dei segnali analogici.
Contenuti: MATERIALI E DISPOSITIVI A SEMICONDUTTORI
La prima sezione di questa parte riguarda l'illustrazione della struttura e dei principi di funzionamento dei principali dispositivi elettronici a semiconduttori. A tal fine vengono innanzi tutto richiamate le proprietà fisico/chimiche/elettriche dei materiali a stato solido, catalogati come conduttori e isolanti.
Vengono quindi introdotti i materiali semiconduttori, con le relative proprietà fisiche ed elettriche, e quindi discusse le tecniche di drogatura che consentono di generare dispositivi con conduzione prevalente di elettroni e lacune.
Nella seconda sezione vengono descritte le strutture fisiche, i modelli elettrici e le prestazioni ai morsetti dei principali componenti elettronici (diodi a giunzione, transistor bipolari, transistor a effetto di campo) e viene introdotto il tema delle tecnologie di realizzazione di circuiti integrati a diversi livelli di scala.
Questa parte del corso mira a fornire una conoscenza dei fenomeni fisici e delle tecnologie alla base di tutte le realizzazioni hardware analogiche e digitali. Un secondo obiettivo è quello di sensibilizzare gli studenti all'importanza della tecnologia sulle prestazioni degli apparati e dei sistemi elettronici.

CIRCUITI ELETTRONICI ELEMENTARI
In questa sezione vengono descritti i più semplici circuiti che sfruttano le caratteristiche dei componenti elettronici a stato solido, con l'obiettivo di familiarizzare gli studenti alle tematiche applicative e alle metodiche di studio dei circuiti elettronici.
Viene dapprima affrontato lo studio dei circuiti a diodi, con il duplice obiettivo di fornire agli studenti gli strumenti fondamentali per l'analisi delle reti non lineari e di discutere le applicazioni di circuiti di larghissimo impiego come i raddrizzatori e gli alimentatori a scarica. Oltre alla descrizione del funzionamento, vengono discussi i criteri di dimensionamento e vengono introdotte le problematiche legate agli stress elettrici e termici.
Si passa quindi all'analisi dei circuiti amplificatori a singolo transistore, anteponendo una discussione generale sulle finalità, le problematiche realizzative e gli ambiti applicativi dei sistemi di amplificazione.
Viene quindi introdotta la modellistica lineare dei componenti attivi quale strumento fondamentale per l'analisi del funzionamento degli amplificatori a stato solido.
Infine vengono discusse le problematiche e le soluzioni circuitali per la polarizzazione dei dispositivi, applicabili nei circuiti a componenti discreti e in quelli integrati.

AMPLIFICATORI MULTISTADIO E OPERAZIONALI
Nell'ultima parte del corso viene affrontato lo studio degli amplificatori lineari più complessi, con l'obiettivo di avvicinare gli studenti a una visione sistemica del problema. A tal fine vengono richiamati e contestualizzati alcuni concetti e teorie introdotti in altri corsi, in particolare quelli della retroazione e della risposta in frequenza.
Si discutono dapprima le strutture multistadio, che consentono di profilare le caratteristiche degli amplificatori in funzione delle prestazioni desiderate, a spese di una maggiore complessità circuitale e difficoltà progettuale. Gli studenti apprendono in questa fase le logiche della progettazione modulare orientata ad obiettivi prestazionali e verificano che gli strumenti di analisi e modellazione acquisiti in precedenza mantengono la loro validità anche in ambiti più complessi.
Si passa quindi allo studio della struttura e della prestazioni degli amplificatori operazionali, identificandone i blocchi funzionali, le caratteristiche ingresso-uscita e i limiti prestazionali. Segue una disamina delle applicazioni più importanti, lineari (operatori, filtri) e non lineari (logaritmiche)
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Il corso, di natura fondamentale e propedeutica a corsi successivi, si articola principalmente in lezioni teoriche nel corso delle quali si forniscono allo studente i concetti, le metodologie, e gli strumenti di analisi e sintesi dei circuiti e sistemi elettronici per l’elaborazione di segnali analogici. Ciò viene ottenuto facendo uso di un richiamo sistematico a nozioni apprese in altri corsi (fisica dello stato solido, campi e circuiti elettrici, analisi dei segnali, sistemi a retroazione), e con un riferimento continuo ad applicazioni ben conosciute dagli studenti nei settori domestico, industriale, dell’infotainment. Ciò consente, da un lato, di dare un supporto interdisciplinare e metodologico all’analisi dei circuiti e sistemi elettronici, dall’altro a stimolare l’interesse degli studenti ad approfondire la conoscenza di apparati d’impiego corrente.
Le lezioni vengono erogate in forma interattiva, sollecitando gli studenti a formulare quesiti e chiedere chiarimenti in tempo reale, così da favorire l’apprendimento e l’interazione di gruppo, mantenere viva l’attenzione e stimolare la curiosità conoscitiva e applicativa. Ciò consente di interessare e preparare gli studenti ai successivi corsi con attività di laboratorio ed eventualmente indurre taluni a sperimentare su proprie realizzazioni i concetti appresi, ricorrendo al docente per suggerimenti e consulenza.
Le lezioni teoriche sono sistematicamente affiancate da sessioni di esercizi in aula, che servono a contestualizzare e verificare quantitativamente i risultati teorici, sperimentare le metodologie di analisi e avvicinare progressivamente gli studenti alla mentalità progettuale.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Il programma del corso è organicamente coperto dal libro di testo. Inoltre tutto il materiale di supporto usato nel corso delle lezioni (file powerpoint, data sheet dei componenti, esercizi svolti) è reso disponibile nella pagina moodle del corso, assieme a un programma dettagliato e ad una tabella di corrispondenza tra gli argomenti trattati e i corrispondenti capitoli del libro di testo.
Al fine di agevolare l’autoverifica in itinere e la preparazione alla prova d’esame, nella pagina moodle sono anche forniti testi e soluzioni di numerosi esercizi aggiuntivi e delle prove d’esame degli ultimi anni.
Testi di riferimento:
  • Jaeger, Richard C.; Blalock, Travis N.; Meneghesso, Gaudenzio; Neviani, Andrea, MicroelettronicaRichard C. Jaeger, Travis N. Blalockedizione italiana a cura di Gaudenzio Meneghesso e Andrea Neviani. Milano: McGraw-Hill, --. Cerca nel catalogo

Didattica innovativa: Strategie di insegnamento e apprendimento previste
  • Problem based learning
  • Case study
  • Questioning
  • Story telling
  • Problem solving

Didattica innovativa: Software o applicazioni utilizzati
  • Moodle (files, quiz, workshop, ...)

Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Istruzione di qualita' Energia pulita e accessibile Industria, innovazione e infrastrutture