Progettazione di circuiti analogici

Programma

1. Tensione, corrente, potenza e conservazione
   • La tensione è una differenza, non un'etichettaConcetto

     Scegli un nodo di riferimento, converti le unità e calcola la tensione su un resistore.

   • Corrente, potenza e limiti dei componentiConcetto

     Distingui il flusso di carica da quello di energia e verifica la dissipazione del resistore.

   • KCL e KVL rendono risolvibile un circuitoConcetto

     Scrivi equazioni coerenti di corrente e tensione per un partitore.

   • Verifica: partitore con segni coerentiVerifica

     Verifica modello, calcolo e interpretazione prima di continuare.

2. Analisi nodale, equivalenti e carico
   • Risolvi un nodo collegato a più sorgentiConcetto

     Trasforma un disegno circuitale in un'equazione nodale e controlla le correnti dei rami.

   • Gli equivalenti di Thevenin conservano il comportamento del caricoConcetto

     Sostituisci una rete lineare di sorgenti con tensione a circuito aperto e resistenza.

   • Il carico cambia ciò che misuriConcetto

     Calcola il carico di strumenti e ingressi degli amplificatori anziché presumere impedenza infinita.

   • Laboratorio: prevedi e simula un partitore caricatoEsercitazione

     Esegui un punto di lavoro in continua e distingui corrente della sorgente da corrente del carico.

3. Energia immagazzinata e risposta temporale
   • I condensatori collegano variazione di tensione e correnteConcetto

     Usa coerentemente capacità, carica, energia e condizioni iniziali.

   • Gli induttori collegano variazione di corrente e tensioneConcetto

     Calcola una costante di tempo RL e riconosci la continuità della corrente.

   • Gradini RC: valore iniziale, valore finale, costante di tempoConcetto

     Prevedi carica, scarica e assestamento dalla resistenza vista da un condensatore.

   • Verifica: carico e assestamento del condensatoreVerifica

     Verifica modello, calcolo e interpretazione prima di continuare.

4. Fasori e risposta in frequenza
   • I fasori descrivono un regime sinusoidaleConcetto

     Usa l'impedenza complessa separando RMS, picco e fase.

   • Leggi modulo e fase in un diagramma di BodeConcetto

     Calcola una frequenza di taglio del primo ordine, decibel e frequenze di prova significative.

   • Laboratorio: collega una costante di tempo a un taglio ACEsercitazione

     Usa lo stesso circuito per analisi transitorie e AC a piccoli segnali.

   • Verifica: RMS e frequenza di taglio passa-bassoVerifica

     Verifica modello, calcolo e interpretazione prima di continuare.

5. Diodi e punti di lavoro dei transistor
   • Un modello di diodo deve corrispondere alla domandaConcetto

     Usa un'approssimazione a caduta costante identificandone i limiti.

   • La polarizzazione BJT crea spazio per un piccolo segnaleConcetto

     Stima un punto di lavoro con degenerazione di emettitore e un guadagno per piccoli segnali.

   • Polarizzazione MOSFET e limiti dei modelli a legge quadraticaConcetto

     Separa soglia, sovratensione di gate, regione di funzionamento e guadagno incrementale.

   • Verifica: polarizzazione incoerente di un transistorVerifica

     Verifica modello, calcolo e interpretazione prima di continuare.

6. Amplificatori operazionali e retroazione
   • Retroazione negativa e condizione di cortocircuito virtualeConcetto

     Spiega perché tensioni di ingresso simili dipendono da un anello di retroazione funzionante.

   • Un amplificatore invertente usa un bilancio di correntiConcetto

     Calcola guadagno, resistenza di ingresso e uscita con riferimento a metà alimentazione.

   • Uno stadio non invertente conserva la polarità di ingressoConcetto

     Progetta un guadagno attorno a un riferimento e distingui un buffer da una sorgente di potenza.

   • Intervallo di uscita, banda e slew rate sono limiti separatiConcetto

     Verifica margine in continua e requisiti dinamici prima di fidarti di un guadagno ideale.

7. Filtri e rumore
   • Scegli passa-basso o passa-alto dal nodo di uscitaConcetto

     Progetta un filtro del primo ordine considerando resistenze di sorgente e carico.

   • Laboratorio: separa amplificazione e filtraggioEsercitazione

     Simula uno stadio didattico di guadagno più un polo RC e dichiara ciò che il modello omette.

   • Il rumore è un bilancio d'errore dipendente dalla bandaConcetto

     Stima il rumore dei resistori e combina contributi indipendenti mediante radice della somma dei quadrati.

   • Verifica: banda del segnale e banda del rumoreVerifica

     Verifica modello, calcolo e interpretazione prima di continuare.

8. Misura, preparazione dello schema e progetto finale con sensore
   • Tolleranza e incertezza di misura meritano bilanci separatiConcetto

     Calcola gli estremi di taglio e guadagno prima di scegliere una banda di accettazione.

   • Da una tabella dei collegamenti a uno schema affidabileConcetto

     Disegna e controlla un circuito a bassa tensione senza presumere un backend specifico dell'editor.

   • Laboratorio finale: amplificatore e filtro per sensore a bassa tensioneEsercitazione

     Progetta, simula e spiega un percorso per sensore con guadagno 11 e limiti fisici espliciti.

   • Verifica finale: prove e un limite del progetto finaleVerifica

     Verifica modello, calcolo e interpretazione prima di continuare.