Università degli Studi di Lecce - Facoltà di Ingegneria
Corso di Laurea di primo livello in Ingegneria Informatica
Corso di Elettronica Analogica 2
Marco Panareo
PROGRAMMA
1. Rumore
Caratterizzazione del rumore, dominio del tempo e della frequenza; banda equivalente di rumore; tipi di rumore (rumore termico, rumore shot, rumore 1/f); circuiti equivalenti per il rumore; rumore in un quadrupolo, rapporto segnale rumore, cifra di rumore; quadrupoli in cascata, formula di Friiss; temperatura di rumore; rumore nei dispositivi a semiconduttore.
2. L’amplificatore operazionale
Caratteristiche generali, saturazione, offset, CMRR, slew-rate, settling time, risposta in frequenza; configurazioni elementari, configurazione invertente e non invertente; effetti dell'offset sul guadagno; il rumore nell’amplificatore operazionale; misura delle caratteristiche di un amplificatore operazionale.
3. La retroazione negli amplificatori operazionali
Generalità sulla retroazione; determinazione del guadagno d’anello; effetti della retroazione sul guadagno, sulla banda passante, sulle impedenze di ingresso e di uscita, sulla reiezione dei disturbi; rappresentazione grafica di un sistema retroazionato; determinazione grafica della stabilità; compensazione.
4. Applicazioni lineari degli amplificatori operazionali
Circuiti per l’addizione e la sottrazione di segnali, circuito sommatore, amplificatore differenziale, instrumentation amplifier, amplificatori a ponte; convertitori corrente – tensione, convertitori tensione – corrente; generatori di tensione di riferimento; amplificatore di carica; circuiti integratore e derivatore.
5. Filtri attivi
Quadrupoli del primo ordine; quadrupoli del secondo ordine, quadrupolo di Butterworth, Chebyshev e di Bessel; quadrupoli di ordine superiore al secondo; circuiti per l’implementazione dei filtri attivi; filtri a capacità commutate.
6. Applicazioni non lineari degli amplificatori operazionali
Limitatori; raddrizzatori; amplificatori logaritmici; amplificatori antilogaritmici; comparatori, interfacciamento con circuiti logici, esempi; rivelatori di picco.
7. Generatori di forme d'onda
Oscillatori sinusoidali, oscillatore a sfasamento, a ponte di Wien, in quadratura; oscillatori non sinusoidali, generatori di onde quadre, triangolari, generatori d'impulsi; oscillatori controllati in tensione (VCO); il timer NE555, configurazione monostabile e astabile, generatore di onde quadre, VCO.
8. Conversione A/D e D/A
La conversione analogico-digitale, risoluzione, errore di quantizzazione, rapporto segnale/rumore; la conversione digitale-analogico; il campionamento, condizione di Nyquist; sistemi di conversione, filtri antialiasing, oversampling; circuiti di sample-hold, interruttori analogici; caratteristica del convertitore digitale-analogico; circuiti per la conversione digitale-analogico; caratteristica del convertitore analogico-digitale; circuiti per la conversione analogico-digitale.
TESTI CONSIGLIATI
Millman, Grabel, Microelettronica, McGraw-Hill, Milano;
Sedra, Smith, Circuiti per la microelettronica, Edizioni Ingegneria 2000, Roma;
R. Mancini, Op Amps For Everyone, Texas Instruments Advanced Analog Products SLOD006B, August 2002;
B. Carter, T. R. Brown, Handbook of operational amplifier applications, Texas Instruments Application Report SBOA092A, October 2001;
M. Panareo, Rumore, Dispensa disponibile presso la copisteria;
M. Panareo, Conversione A/D e D/A, Dispensa disponibile presso la copisteria.
APPLICATION NOTES
Noise Specs Confusing?, National Semiconductor Application Note 104, May 1974;
Calculating noise figure in op amps, Analog Application Journal, Q4, 2003 Issue;
An Applications Guide for Op Amp, National Semiconductor Application Note 20, February 1969;
Op Amp Circuit Collection, National Semiconductor Application Note 31, September 2002;
Feedback, OpAmps and Compensation, Intersil Application Notes AN9415.3, November 1969;
Log Converters, National Semiconductor Application Note 30, September 2002;
A Basic Introduction to Filters-Active, Passive and Switched-Capacitor, National Semiconductor Application Note 779, April 1991;
An Introduction to the Sampling Theorem, National Semiconductor Application Note 236, February 1980;
Specifications and Architectures of Sample-and-Hold Amplifiers, National Semiconductor Application Note 775, July 1992;
Specifying A/D and D/A Converters, National Semiconductor Application Note 156, February 1976;
ANNO ACCADEMICO 2003-2004
MODALITA' DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME
L’esame si articola in due prove, la prima delle quali può essere una prova scritta svolta in aula in un tempo specificato o, in alternativa, il progetto e la successiva simulazione col programma PSpice (o equivalenti) di un circuito elettrico adoperante dei dispositivi descritti nel corso; l’argomento del progetto può essere proposto dallo studente o, in alternativa, dal docente. Il progetto e la corrispondente simulazione devono essere riportati in un elaborato scritto da consegnarsi, anche in formato elettronico, prima dell'esame. La prima prova va, pertanto, concordata col docente almeno 10 giorni prima della data dell'esame, sia per quanto riguarda la modalità di svolgimento, sia per l’eventuale definizione del circuito elettronico da progettare. La seconda prova è orale e comprende la discussione dell’elaborato relativo all’eventuale progetto e la discussione delle relazioni scritte corrispondenti alle esercitazioni svolte in laboratorio più eventuali domande pertinenti al corso.
In questa sezione sono raccolti alcuni dei progetti sviluppati dagli studenti nell'ambito dei corsi di Elettronica 1 (teledidattico), Elettronica 2 (teledidattico) e di Elettronica Analogica 2.
MATERIALE DIDATTICO
Valori standard dei componenti
Presso la copisteria è disponibile una dispensa sul rumore elettrico.
Presso il sito http://www.cadencepcb.com/ è disponibile la versione demo del simulatore analogico/digitale PSpice adoperato durante il corso ed i relativi manuali in formato pdf.