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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. - - 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.