Programma

Corso di Elettronica II 2° modulo
per la Laurea in Ingegneria dell’Informazione
a.a. 2010/2011
docente: Ing. Pasquale Tommasino
Obiettivi didattici
Il corso intende fornire gli strumenti per la comprensione delle figure di merito e dei requisiti di
progetto di un sistema di trasmissione wireless a Radio Frequenza, e dei sottosistemi che lo
compongono. La descrizione ad alto livello dei suddetti sotto-sistemi è accompagnata dalla
presentazione e analisi di un certo numero di topologie circuitali utilizzate per la loro realizzazione.
Programma del corso
Generalità sulla progettazione di circuiti a banda frazionale stretta.
- Presentazione dello schema a blocchi di un rice-trasmettitore wireless.
- Circuiti risonanti. Il fattore di merito di una risonanza e di un componente passivo.
- Adattamento in potenza all’interfaccia tra blocchi circuitali a microonde.
- Definizione di guadagno di traduzione, di guadagno di potenza e disponibile di una rete 2-porte.
- Definizione dei parametri di Scattering di una rete 2-porte.
- Modelli a microonde di dispositivi attivi e passivi.
Reti di adattamento
- Requisiti di progetto di reti di adattamento senza perdite: frequenza centrale, banda passante,
rapporto di trasformazione. Adattamento tra carichi complessi.
- Reti di adattamento a L, a Pi, a T. Rete di Colpitts. Reti di adattamento antirisonanti a presa
centrale sul ramo capacitivo e induttivo.
- Trasformatori con primario accordato. Trasformatori con primario e secondario accordati.
Trasformatori a presa centrale.
- Generalità sulle linee di trasmissione. Impedenza di ingresso di una linea di trasmissione in
funzione della lunghezza della linea, dell’impedenza caratteristica e del carico. Reti di
adattamento a banda stretta realizzate con linea di trasmissione e stub.
- Linee a microstriscia. Reti di adattamento a microstriscia su MMIC. Cenni sui trasformatori a
linea di trasmissione realizzati con cavo coassiale e ferrite.
Circuiti per la generazione e per la sincronizzazione di segnali sinusoidali.
- Il criterio di Barkhausen. Definizione del coefficiente di stabilità in frequenza.
- Oscillatore di Wien. Controllo di guadagno per oscillatore di Wien.
- Oscillatori basati su rete di Colpitts. VCO con rete di Colpitts.
- Quarzo e suo uso per la stabilizzazione della frequenza.
- Oscillatori a 3 punti. Oscillatore di Pierce. Oscillatori LC a cella differenziale.
- Il PLL: funzioni di trasferimento e studio della stabilità. Valutazione del Lock range.
- Il rumore di fase dell’oscillatore e del PLL.
Progetto dell’amplificatore a basso rumore (LNA)
- La stabilità di amplificatori a microonde: coefficiente di Linville e di Stern per dispositivi
incondizionatamente stabili e potenzialmente instabili.
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Valutazione del guadagno di trasduzione in termini di parametri Y. Massimizzazione del
guadagno di trasduzione.
Requisiti di progetto di un LNA. Schema a blocchi di un amplificatore a RF. Esempio di
dimensionamento di amplificatore a basso rumore con componenti potenzialmente instabili.
Dimensionamento di un LNA in tecnologia CMOS.
Topologie per la realizzazione dell’amplificatore a IF e per il controllo del guadagno.
Stadi di potenza
- Valutazione delle non linearità di un amplificatore: definizione dei coefficienti di distorsione e
di intermodulazione. Lo Spurious-free dynamic range (SFDR) di uno stadio di amplificazione.
- Topologie e valutazione del rendimento di amplificatori di potenza in Classe A, B, e C.
- Tecnica del Load-Pull per la valutazione dell’adattamento ottimo di un dispositivo in regime di
grandi segnali.
- Teoria della linea di carico di Cripps.
Circuiti per la traslazione di frequenza e per la rivelazione della fase
- Generalità e figure di merito del Mixer: guadagno di conversione, curva di compressione,
frequenza immagine, simmetrie e bilanciamento, isolamento tra le porte.
- Il moltiplicatore analogico a cella di Gilbert. Moltiplicatore analogico come mixer e come
rivelatore di fase.
- Rivelatori di fase basati su porta XOR e su cella SR.
- Mixer doppiamente bilanciati a diodi, topologie basate su DGMOSFET, JFET e Bjt.
Circuiti per modulazione e la demodulazione dei segnali
- Generalità sulla modulazione di segnali in ampiezza, fase e frequenza.
- Circuiti per la modulazione di ampiezza ad alto e a basso livello. Modulatori SSB/SC.
- Modulatori di fase e di frequenza. Moltiplicatori di frequenza.
- Demodulatori di segnali modulati in ampiezza. Modulazione SSB/SC attraverso cancellazione e
filtraggio.
- Demodulatori di segnali modulati in fase e in frequenza: il PLL e il circuito di Foster-Seeley.