Obiettivi formativi per il raggiungimento dei risultati di apprendimenti previsti nella scheda SUA
L'obiettivo del modulo è quello di fornire allo studente le nozioni fondamentali per l’analisi di circuiti elettronici elementari, sia analogici che digitali integrabili in sistemi di automazione. Vengono a tal fine introdotte le caratteristiche dei dispositivi elettronici fondamentali: diodo, amplificatore differenziale, transistore MOS e se ne studiano le applicazioni nei circuiti logici.

Numero totale e descrizione delle unità didattiche **
Nr. Totale: 12

Organizzazione della didattica (lezioni, laboratorio etc)
didattica EROGATIVA
N. 12 ORE videoLEZIONI ON-LINE (n. 2 videolezioni - unita’ didattiche - della durata di un’ora per ogni cfu)

didattica interattiva
n. 12 ore lezioni in streaming (n. 2 lezioni in streaming per ogni cfu) di cui n. // da registrare e pubblicare in piattaforma ed eventuali n. // per esercitazioni in aula
n. 12 forum – 2 per CFU
N. // CHAT
N. // WEB CONFERENCE
N. // PROGETTI
N. // REPOSITORY
N. 6 TEST (ALMENO 1 PER CFU) CON 10 DOMANDE
ASSISTENZA MEDIANTE E-MAIL

Programma del corso
Elettronica Analogica (CFU 2)
Segnali. Spettro di frequenza di un segnale. Segnali analogici e digitali. Gli amplificatori ed i loro modelli circuitali. Risposta in frequenza degli amplificatori. Reti a singola costante di tempo.
Amplificatori operazionali
Amplificatore operazionale ideale: definizione, caratteristiche, configurazione invertente e non invertente. Amplificatore differenziale. Integratore e Derivatore. Amplificatore operazionale reale. Esempi di circuiti con amplificatori operazionali.
Diodi
Diodo ideale. Caratteristica tensione-corrente: la regione di polarizzazione diretta, la regione di polarizzazione inversa, la regione di breakdown. Modelli della caratteristica diretta del diodo. Modello per piccoli segnali e relative applicazioni. Il diodo Zener. Circuiti raddrizzatori: raddrizzatore a singola semionda, raddrizzatore a doppia semionda, raddrizzatore a ponte, raddrizzatore di precisione a singola semionda (super diodo).

Elettronica Digitale (CFU 4)
Circuiti digitali
Introduzione all'elettronica digitale. Discretizzazione dei segnali. Invertitore logico come elemento binario fondamentale. Porte logiche elementari. Caratteristica di trasferimento di un invertitore logico. Livelli logici nominali. Margini di rumore. Tempi di propagazione. Potenza dissipata. Ritardo di propagazione.
Tecnologie dei circuiti integrati
Legge di Moore: scale di integrazione dei circuiti integrati. Silicio: materiale principe nei dispositivi elettronici ed ottici. Processi per la fabbricazione della giunzione P-N. Ossidazione, Deposizione (CVD, PVD - Electron beam), Litografia e fotolitografia. Litografia a raggi X e a fascio elettronico. Etching: Dry e wet etching. Drogaggio. Impiantazione. Processo MOS, nMOS e CMOS.
Transistore MOS
Struttura del transistore MOS. Tensione di soglia e caratteristiche corrente-tensione. Capacità e tracciato del dispositivo MOS.
Porte logiche NMOS
Invertitore NMOS con carico resistivo. Dispositivi MOS come carichi attivi. Invertitori con carico attivo NMOS. Caratteristiche di trasferimento e livelli logici. Margini di rumore e minimizzazione dell'area dell'invertitore. Capacità del circuito, analisi dinamica e tempi di propagazione. Potenza dissipata. Porte logiche elementari NMOS.
Porte logiche CMOS
Invertitore CMOS, Caratteristiche di trasferimento e margini di rumore. Comportamento dinamico e tempi di propagazione. Potenza dissipata. Porte logiche elementari CMOS. Fan-in e Fan-out delle porte CMOS. Stadi separatori di uscita. Riduzione di scala dei circuiti CMOS.
Circuiti logici avanzati
Circuiti d'interconnessione d'ingresso/uscita. Porte A-O-I. Circuiti combinatori. Porta NOR, NAND, XOR. Circuiti sommatori e sottrattori. Circuit comparatori. Circuiti codificatori e decodificatori. Circuiti multiplexer a demultiplexer. Circuiti sequenziali. Circuiti bistabili. il bistabile SR. Flip-flop sincronizzati. Flip-flop JK. Flip-flop Master-Slave. Flip-flop D-T.
Piattaforme programmabili
Matrici logiche programmabili (PLA). Dispositivi PAL: logica a due passi, programmazione della polarità in uscita e terminali di Ingresso/Uscita. PLD sequenziali e PLD complessi (CPLD. Matrici do porte programmabili (FPGA)). Tecniche di programmazione.
Piattaforme Internet of Things (IoT)
Introduzione all’Internet of Things. I componenti base di un sistema IoT: sensori, schede di elaborazione dati, rete, attuatori. Concetti base riguardanti i trasduttori, i sensori e gli attuatori. Schede elettroniche per elaborazione dati più diffuse. Funzionamento di base di Arduino. Esercizio pratico riguardante la realizzazione di una stazione IoT.
Modalità di verifiche di profitto in itinere

Il grado di apprendimento degli Studenti è monitorato costantemente attraverso metodologie e strumenti di verifica. In particolare, al fine di rendere fattibile la verifica e la certificazione degli esiti formativi, il docente e il tutor terranno conto de:
Il tracciamento automatico delle attività formative da parte del sistema-reporting;
Il monitoraggio didattico e tecnico (a livello di quantità e qualità delle interazioni, di rispetto delle scadenze didattiche, di consegna degli elaborati previsti, ecc);
Le verifiche di tipo formativo in itinere, anche per l’autovalutazione (es. test multiple choice, vero/falso, sequenza di domande con diversa difficoltà, simulazioni, mappe concettuali, elaborati, progetti di gruppo, ecc);
L’esame finale di profitto, nel corso del quale si tiene conto e si valorizza il lavoro svolto in rete (attività svolte a distanza, quantità e qualità delle interazioni on line, ecc).

La valutazione in questo quadro tiene conto di più aspetti:
Il risultato di un certo numero di prove intermedie (test on line, sviluppo di elaborati, ecc);
La qualità e la quantità della partecipazione alle attività on line (frequenza e qualità degli interventi monitorabili attraverso la piattaforma);
I risultati della prova finale.

Pertanto i dati raccolti saranno oggetto di analisi da parte del docente per l’attività di valutazione dello Studente.
Modalità di valutazione*

Obiettivi della Prova
L’esame è finalizzato a valutare il raggiungimento degli obiettivi prefissati, nonché l’autonomia di giudizio e la capacità di organizzare e presentare i concetti appresi.

L’esame si articola in una prova scritta, seguita da una prova orale.

Alla prova scritta è attribuita una valutazione in dipendenza della correttezza ed efficacia dell'impostazione, dei risultati conseguiti, della chiarezza espositiva, del livello di visione organica della materia.
La prova orale mira a raffinare la valutazione, ed è prevalentemente tesa ad accertare la conoscenza della materia oggetto del corso anche sulle parti non coinvolte direttamente nella prova scritta. La capacità espositiva degli argomenti e il rigore analitico nella presentazione dei contenuti del corso sono ritenuti elementi premianti.

Conoscenze e capacità di comprensione che consentono di elaborare e/o applicare idee originali, spesso in un contesto di ricerca (descrittore di Dublino n. 1)
Lo studente conoscerà gli aspetti teorici e pratici dei circuiti elettronici elementari, sia analogici che digitali.

Capacità di applicare conoscenza, comprensione e abilità nel risolvere i problemi (descrittore di Dublino n. 2)
Lo studente sarà in grado di progettare opportunamente circuiti analogici e digitali con particolare riferimento all’introduzione degli stessi in sistemi di automazione anche in ambito medico.
Lo studente sarà capace di analizzare un circuito dimensionandolo in maniera coerente per l’applicazione finale.
Lo studente sarà in grado di descrivere, con sufficiente livello di formalismo e appropriato linguaggio, una soluzione ad uno specifico problema collaborando all’interno di un gruppo di lavoro.
Lo studente sarà in grado, dato un problema, di riflettere sulle conoscenze e capacità del proprio percorso formativo e di valutare le diverse strategie risolutive e scegliere la più adatta in specifiche circostanze, consapevole delle limitazioni e dei punti di forza della strategia adottata.

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