Classe IV specializzazione elettronica. Elettrotecnica ed elettronica

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1 Macro unità n 1 Classe IV specializzazione elettronica Elettrotecnica ed elettronica Reti elettriche, segnali e diodi Leggi fondamentali: legge di Ohm, principi di Kirchhoff, teorema della sovrapposizione degli effetti, teorema di Thévenin. Partitore di tensione. Segnali periodici: duty cycle, valore efficace, offset, valor medio. Segnali sinusoidali; resistenza, capacità e induttanza in regime sinusoidale: diagrammi tensione corrente, impedenze. Potenze. Struttura e caratteristica del diodo. Il diodo come elemento circuitale: modelli approssimati. Circuiti a diodo. Saper calcolare il valor medio e il valore efficace per i segnali fondamentali. Saper costruire un segnale sovrapponendo un segnale continuo e uno periodico. Essere in grado di scrivere l equazione per la tensione d uscita in un partitore di tensione in regime sinusoidale utilizzando le impedenze. Essere in grado di analizzare circuiti a diodi. Saper utilizzare la strumentazione di laboratorio per eseguire misurazioni con generatore di funzione e oscilloscopio. Saper applicare i principi di Kirchhoff e il principio di Sovrapposizione degli effetti. Saper calcolare tensione e corrente in un partitore di tensione. Saper definire il duty cycle. Saper disegnare un segnale periodico con un offset dato. Saper scrivere le impedenze per R, C e L. Essere in grado di scrivere il secondo principio di Kirchhoff in un circuito in regime sinusoidale utilizzando le impedenze. Conoscere il diodo, la sua caratteristica e il suo campo di impiego. Saper utilizzare Multisim per disegnare e simulare il funzionamento dei circuiti studiati. Conoscere la strumentazione di base presente in laboratorio: alimentatore, generatore di funzione, oscilloscopio. Questa unità contiene elementi trasversali a tutte le altre macro unità e i singoli argomenti saranno trattati nel corso dell anno scolastico quando se ne presenterà la necessità. È importante che gli aspetti di base non rappresentino un catalogo di conoscenze ma uno strumento per affrontare e risolvere specifici problemi. L unità è comune anche alle discipline sistemi automatici e tecnologia e progettazione di sistemi elettronici.

2 Macro unita n 2 Transistor BJT Struttura e funzionamento del BJT. Comportamento circuitale del BJT. Curve caratteristiche del BJT. Zone di funzionamento del BJT. Il BJT come interruttore. Il BJT in funzionamento lineare: reti di polarizzazione. Il BJT come amplificatore di segnali. Modello semplificato del BJT per piccoli segnali. Configurazioni amplificatrici fondamentali: emettitore comune, collettore comune, doppio carico. Saper progettare un BJT in una configurazione amplificatrice. Saper verificare in laboratorio il corretto funzionamento di un BJT come interruttore. Saper verificare in laboratorio il corretto funzionamento di un BJT come amplificatore. Essere in grado di eseguire l analisi sperimentale sui segnali di ingresso e di uscita con il generatore di funzione e l oscilloscopio. Conoscere la struttura di un BJT e le sue caratteristiche di ingresso e uscita. Saper individuare le zone di lavoro attiva, saturazione e interdizione. Saper polarizzare il BJT come interruttore. Saper polarizzare il BJT per il funzionamento lineare. Conoscere gli schemi e i parametri fondamentali delle tre configurazioni amplificatrici studiate. Essere in grado di eseguire la simulazione con il Multisim di una configurazione amplificatrice. Essere in grado di generare segnali e visualizzarli sull oscilloscopio.

3 Macro unità n 3 Amplificatore operazionale (A.O.) e configurazioni di base Caratteristiche ideali degli A.O. Comportamento dell A.O. ad anello aperto. Configurazioni di base ad anello chiuso: amplificatore invertente e non invertente. Saper utilizzare le caratteristiche ideali dell A.O. per la risoluzione delle configurazioni fondamentali. Essere in grado di verificare in laboratorio il corretto funzionamento delle configurazioni invertente e non invertente eseguendo l analisi dei segnali di ingresso e uscita. Conoscenza delle caratteristiche ideali dell A.O. Conoscere le configurazioni invertenti e non invertenti. Saper progettare e poi disegnare e simulare al Multisim le configurazioni invertente e non invertente. Essere in grado di realizzare un alimentazione duale. Conoscere la piedinatura e le caratteristiche di alcuni operazionali presenti in laboratorio.

4 Macro unità n 4 Altre applicazioni degli A.O. Inseguitore di tensione. Sommatore invertente e non invertente. Amplificatore differenziale. Convertitore I/V. Convertitore V/I con carico flottante. Convertitore V/I con carico riferito a massa. Conoscere, proponendo alcuni esempi, i campi di applicazione delle configurazioni studiate. Essere in grado di realizzare in laboratorio i segnali necessari allo studio del sommatore e del differenziale. Essere in grado di analizzare in laboratorio le configurazioni inseguitore di tensione, sommatore invertente e non invertente e amplificatore differenziale. Essere in grado di eseguire l analisi circuitale del convertitore V/I con carico riferito a massa. Essere in grado di individuare il convertitore più adatto per il condizionamento dei segnali in uscita dalle diverse tipologie di trasduttori. Essere in grado di simulare il funzionamento dei convertitori I/V e V/I. Conoscere le configurazioni studiate. Saper reperire sul manuale schemi circuitali e formule dei dispositivi. Essere in grado di progettare le configurazioni studiate. Essere in grado di simulare al Multisim il corretto funzionamento delle configurazioni inseguitore di tensione, sommatore invertente e non invertente e amplificatore differenziale.

5 Macro unità n 5 Caratteristiche reali dell A.O. Correnti di polarizzazioni e di offset, tensioni di offset. CMRR. Risposta in frequenza, GBW. Tempo di salita, e Slew rate (SR). Saper utilizzare i più importanti parametri: CMRR, GBW, SR. Saper utilizzare il grafico della risposta in frequenza dell A.O. Sapere utilizzare i parametri studiati per prevedere le prestazioni reali dell A.O. Saper scegliere l A.O. idoneo alle esigenze richieste nelle varie applicazioni. Conoscere il significato dei più importanti parametri: CMRR, GBW, SR. Conoscere il grafico della risposta in frequenza dell A.O. Saper ricavare i parametri reali dell A.O. dai data-sheets.

6 Macro unità n 6 Integratori e derivatori Integratori e derivatori ideali con A.O. Integratori e derivatori reali, con A.O. Essere in grado di progettare l integratore nel dominio della frequenza. Essere in grado di progettare il derivatore nel dominio del tempo e della frequenza. Saper analizzare il corretto funzionamento dei circuiti in laboratorio relativamente alle forme d onda attese in uscita. Conoscere il comportamento del derivatore e dell integratore ideale in frequenza. Conoscere il comportamento del derivatore e dell integratore reale in frequenza. Essere in grado di disegnare i diagrammi di Bode del modulo e fase per integratore e derivatore. Essere in grado di reperire sul manuale gli schemi circuitali e le formule di tali dispositivi. Saper simulare al Multisim il comportamento del derivatore e del integratore per le onde sinusoidali, quadre, triangolari e a dente di sega. Applicazioni delle derivate in ambito elettronico Argomento da sviluppare con un percorso comune Sistemi automatici - Complementi di matematica Derivata di una funzione. Derivatore ad amplificatore operazionale. Onde definite a tratti: onda quadra, triangolare e a dente di sega. Derivata e derivatore delle onde definite a tratti. Competenze Lo studente deve essere in grado di condurre un analisi teorico-sperimentale sul derivatore a operazionale quale dispositivo in grado di fornire in uscita la derivata del segnale d ingresso, utilizzando come segnali d ingresso l onda quadra, l onda triangolare, l onda a dente di sega e l onda sinusoidale.

7 Macro unità n 7 Comparatori Il comparatore. Trigger di Schmitt. Essere in grado di analizzare il comportamento dei circuiti in laboratorio. Conoscere le applicazioni, proponendo alcuni esempi, dei circuiti per la comparazione. Conoscere specifici integrati che svolgono la funzione di comparatore (LM311). Conoscere il funzionamento del comparatore. Conoscere il comportamento del Trigger evidenziando il collegamento in retroazione positiva. Essere in grado di simulare il comportamento dei circuiti con il Multisim.