ELECTRONICS II OBIETTIVI FORMATIVI PREREQUISITI RICHIESTI FREQUENZA LEZIONI CONTENUTI DEL CORSO

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Serafina Barbato
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DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA ELETTRICA ELETTRONICA E INFORMATICA Corso di laurea in Ingegneria elettronica Anno accademico 2017/2018-3 anno ELECTRONICS II 9 CFU - 1 semestre Docente titolare

1 DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA ELETTRICA ELETTRONICA E INFORMATICA Corso di laurea in Ingegneria elettronica Anno accademico 2017/ anno ELECTRONICS II 9 CFU - 1 semestre Docente titolare dell'insegnamento GIANLUCA GIUSTOLISI gianluca.giustolisi@dieei.unict.it Edificio / Indirizzo: DIEEI - Viale A. Doria 6 - Ed. 3 Telefono: Orario ricevimento: Per appuntamento OBIETTIVI FORMATIVI Il corso ha la finalità di rendere lo studente in grado di analizzare e progettare amplificatori e circuiti retroazionati. Il corso prevede anche esercitazioni numeriche in aula e l'uso del simulatore circuitale SPICE. PREREQUISITI RICHIESTI Gli studenti devono conoscere le trasformate di Laplace, i diagrammi di Bode, la retroazione e i criteri di stabilità. Gli studenti devono altresì conoscere la modellistica dei principali dispositivi a semiconduttore (diodi, transistori bipolari e transistori MOS) ed essere capaci di eseguire l'analisi di circuiti semplici con elementi attivi. FREQUENZA LEZIONI La frequenza non è obbligatoria, seppur fortemente consigliata. CONTENUTI DEL CORSO Bipolar transistor models The pn junction. BJT forward active region. Large-signal dc models. Operating modes. Small-signal models. Parasitic elements. MOS transtor models MOS structure and operating regions. MOSFET operating regions. MOSFET I-V characteristic. Large-signal dc models. Small-signal models.

2 Basic Bipolar circuits BJTs' external resistances. Single-transistor circuits (CE, CC and CB). Current mirrors. Differential amplifiers. High-gain stages. Basic MOSFET circuits MOSFETs external resistances. Single-transistor circuits(cs, CD and CG). Current mirrors. Differential amplifiers. High-gain stages. Output stages Output stage characteristics and classification. Class-A Output stage. Class-B Output stage. Class-AB Output stage Frequency response General amplifiers' structure. Seeking poles and zeros. Single transistor stages: CE/CS, CC/CD and CB/CG. Current mirrors. Differential pair. High-gain stages. Amplifiers dc analysis General amplifiers' structure. Feedback. Two-port theory. Return ratio. Rosenstark method. Blackman method Amplifiers ac analysis Feedback amplifiers' general characteristics. Stability analysis. Stability criteria. Compensation techniques. Compensation of three-stage amplifiers. Voltage and current reference circuits Voltage/Current reference parameters. Current reference circuits. VBE vs T modeling. Bandgap voltage reference circuits: Widlar, Brokaw, Kuijk and Banba. Operational Transconductance Amplifiers (OTAs) Two-stage class-a OTA. Stacked mirrors OTA. Folded cascode OTA Operational Amplifiers (OpAmps) Two-stage CMOS OpAmp. Two-stage bipolar OpAmp. Low-offset low-noise bipolar OpAmp The SPICE simulator Design of electronic circuits by means of SPICE TESTI DI RIFERIMENTO 1. Gray, Hurst, Lewis, Meyer, Analysis and design of Analog Integrated Circuits, 5th Ed., John Wiley & Sons, Inc. 2. P. R. Gray, R. G. Meyer, Circuiti Integrati Analogici, II Edizione, McGraw-Hill 3. J. Millman & A. Grabel, Microelectronics, McGraw-Hill. 4. Alan B. Grebene, Bipolar and MOS Analog Integrated Circuit Design, John Wiley & Sons, Inc. 5. A. Vladimirescu, Guida a SPICE, McGraw-Hill Libri Italia.

3 PROGRAMMAZIONE DEL CORSO * Argomenti Riferimenti testi 1 Bipolar transistor models: The pn junction. BJT forward active region. Largesignal dc models. Operating modes. Small-signal models. Parasitic elements. 2 MOS transtor models: MOS structure and operating regions. MOSFET operating regions. MOSFET I-V characteristic. Large-signal dc models. Smallsignal models. 3 Basic Bipolar circuits: BJTs' external resistances. Single-transistor circuits (CE, CC and CB). Current mirrors. Differential amplifiers. High-gain stages. 4 Basic MOSFET circuits: MOSFETs external resistances. Single-transistor circuits(cs, CD and CG). Current mirrors. Differential amplifiers. High-gain stages. 5 Output stages: Output stage characteristics and classification. Class-A Output stage. Class-B Output stage. Class-AB Output stage. 6 Frequency response: General amplifiers' structure. Seeking poles and zeros. Single transistor stages: CE/CS, CC/CD and CB/CG. Current mirrors. Differential pair. High-gain stages. 7 * Amplifiers dc analysis: General amplifiers' structure. Feedback. Two-port theory. Return ratio. Rosenstark method. Blackman method. 8 * Amplifiers ac analysis: Feedback amplifiers' general characteristics. Stability analysis. Stability criteria. Compensation techniques. Compensation of three-stage amplifiers. 9 Voltage and current reference circuits: Voltage/Current reference parameters. Current reference circuits. VBE vs T modeling. Bandgap voltage reference circuits: Widlar, Brokaw, Kuijk and Banba. 10 * Operational Transconductance Amplifiers (OTAs): Two-stage class-a OTA. Stacked mirrors OTA. Folded cascode OTA. 11 * Operational Amplifiers (OpAmps): Two-stage CMOS OpAmp. Two-stage bipolar OpAmp. Low-offset low-noise bipolar OpAmp. 12 The SPICE simulator: Design of electronic circuits by means of SPICE. 5 * Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell'esame. N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame.

4 MATERIALE DIDATTICO La piattaforma studium.unict.it contiene Le slide del corso I compiti di esame Le esercitazioni con il simulatore LTSPICE PROVA D'ESAME MODALITÀ D'ESAME L'esame consiste in una prova scritta, della durata di 2 ore, e in un colloquio orale. Il risultato della prova scritta, pubblicato sulla piattaforma studium.unict.it, viene espresso tramite una scala di giudizi (RISERVA, SUFFICIENTE, DISCRETO, BUONO). Gli eventuali ammessi con riserva, avranno una limitazione sul voto finale (max 25/30). Il colloquio orale si svolge principalmente su due argomenti sui quali lo studente deve dimostrare adeguata comprensione e padronanza degli argomenti discussi. Per la prima sessione di esami, gli studenti possono scegliere di sostituire la prova scritta con la stesura di un elaborato progettuale svolto tramite SPICE. DATE D'ESAME Il calendario degli esami è pubblicato sul portale studenti ( e sul sito del Corso di Studi ( PROVE IN ITINERE Durante il corso, sono previste delle prove in itinere da svolgere a casa mediante simulatore circuitale. PROVE DI FINE CORSO Non sono previste prove di fine corso. ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI La prova scritta consiste nell'analisi di un circuito retroazionato e nella progettazione della sua rete di compensazione. La durata della prova scritta è 2 ore. Domande tipiche di un colloquio orale (elenco non esaustivo): Il modello di piccolo segnale del BJT Gli specchi di corrente in tecnologia CMOS L'offset nella coppia differenziale BJT Gli stadi di uscita in classe AB La risposta in frequenza della coppia differenziale Il metodo di Blackman I criteri di stabilità di un circuito retroazionato I riferimenti di corrente di tipo autopolarizzato L'amplificatore Stacked Mirror

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