Elettronica di Misura

Programma (A.A. 2008/09)

Elettronica di misura in continua e bassa frequenza

• Strumentazione elettronica: generalità.
• Richiami di elettronica: dispositivi e modelli, amplificatori singolo stadio e in cascata, risposta in frequenza, stabilità e controreazione.
• Generatori di corrente e riferimenti di tensione: specchi semplici, ad amplificazione di β, cascode, Wilson, Widlar, autopolarizzazione. Mismatch, derive termiche, sensibilità all''alimentazione. Riferimenti di tensione band gap.
• Amplificatori operazionali di precisione: problema dell'accuratezza, guadagno, linearità, caratteristiche dinamiche, tensione offset e deriva, correnti di bias e offset, reiezione di modo comune, reiezione dell'alimentazione.
• Instrumentation amplifier: differenze OPAMP/INAMP, amplificatori differenziali, amplificatori da strumentazione a 2 e 3 operazionali, INAMP monolitici, INAMP auto-zero, note sull'impiego degli amplificatori da strumentazione, sorgenti di errore e accuratezza.
• Comparatori: comparatori ideali e reali, comportamento statico e dinamico, comparatori CMOS a 2 stadi, con finale push-pull e per carichi capacitivi. Tecniche di auto-zero. Comparatori con isteresi, a capacità commutate e rigenerativi (latch). Comparatori veloci.
• Interruttori analogici: caratteristiche ideali e reali, interruttore a FET, interruttore CMOS (TG), limitazioni e accuratezza.
• Il rumore nei sistemi elettronici: sorgenti di rumore, modelli di rumore dei componenti (passivi, BJT, JFET, MOSFET). Calcoli di rumore, rumore equivalente in ingresso, rapporto segnale rumore, cifra di rumore. Rumore negli amplificatori singolo stadio (CE, CC, CB, coppia differenziale). Effetto della controreazione. Rumore negli operazionali. Progettazione a basso rumore.

Elettronica di misura ad alta frequenza

• Richiami: propagazione guidata, parametri distribuiti, equazioni dei telegrafisti, linee di trasmissione, parametri caratteristici.
• Rappresentazione di reti due porte lineari: parametri di diffusione, matrice ABCD e trasformazioni. Carta di Smith. Adattamento di un carico.
• Stabilità e Guadagni di una rete due porte lineare: Definizioni di guadagno: di inserzione, disponibile, in potenza, di trasduzione, MAG. Adattamento simultaneo coniugato, condizioni necessarie e sufficienti. Cerchi a guadagno costante. Condizioni di stabilità per circuiti a microonde, stabilità condizionata e parametri di progetto.
• Misure ad alta frequenza: introduzione e problematiche, grandezze d'interesse, introduzione alla strumentazione di misura per alta frequenza. Il principio dell'analizzatore di reti vettoriale.
• Il rumore ad alta frequenza: introduzione, definizioni dei parametri caratteristici di rumore. Misure di rumore: definizioni e prime proprietà. Progettazione di amplificatori a basso rumore.

Testi consigliati

• C.D. Motchenbacher, J.A. Connelly, Low-noise electronic system design, Wiley Interscience
• P.R. Gray, P.J. Hurst, S.H. Lewis, R.G. Meyer, Analysis and design of analog integrated circuits, John Wiley and sons
  
  

Materiale didattico aggiuntivo

Slides lezioni

• 1. Introduzione
• 2. Richiami di elettronica
• 3. Generatori di corrente e riferimenti di tensione
• 4. Amplificatori operazionali di precisione
• 5. Instrumentation amplifiers (NEW)
• 6. Il rumore nei sistemi elettronici
• 6. Comparatori
• 7. Interruttori analogici

Datasheets BJT

Datasheets JFET

Datasheets MOSFET

Datasheets OPAMP

Datasheets INAMP

Link utili

• Analog Devices
• National Semiconductor