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ویرایش: نویسندگان: Travis N. Blalock, Richard C. Jaeger سری: ISBN (شابک) : 9788838698347 ناشر: McGraw-Hill Education سال نشر: 2018 تعداد صفحات: [1218] زبان: Italian فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود) حجم فایل: 48 Mb
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Microelettronica Indice breve Indice generale Prefazione Prefazione all’edizione americana Autori e Curatori Rigraziamenti dell’Editore Indice Elettronica in azione Guida alla lettura Parte I Elettronica dello stato solido e dispositivi Capitolo 1 Introduzione all’elettronica 1.1 Breve storia dell’elettronica: dai tubi a vuoto ai sistemi a scala di integrazione gigantesca 1.2 Classificazione dei segnali elettronici 1.2.1 Segnali digitali 1.2.2 Segnali analogici 1.2.3 Conversione D/A e A/D: i ponti fra i domini analogico e digitale 1.3 Convenzioni sulle notazioni 1.4 Metodologia per la soluzione dei problemi 1.5 Richiami di teoria dei circuiti 1.5.1 Partitore di tensione e di corrente 1.5.2 Rappresentazioni circuitali di The´venin e Norton 1.6 Spettro di frequenza dei segnali elettronici 1.7 Amplificatori 1.7.1 L’Amplificatore operazionale ideale 1.7.2 Risposta in frequenza degli amplificatori 1.8 Variazione dei parametri nella progettazione circuitale 1.8.1 Il modello matematico delle tolleranze 1.8.2 Analisi del caso peggiore 1.8.3 Analisi Monte Carlo 1.8.4 Coefficienti di temperatura 1.9 Precisione numerica Riferimenti bibliografici Letture addizionali Capitolo 2 Elettronica dello stato solido 2.1 Materiali dell’elettronica a stato solido 2.2 Modello a legame covalente 2.3 Correnti di deriva e mobilità nei semiconduttori 2.3.1 Corrente di deriva 2.3.2 Mobilità 2.3.3 Saturazione della velocità di deriva 2.4 Resistività del silicio intrinseco 2.5 Impurità nei semiconduttori 2.5.1 Impurità di tipo donatore per il silicio 2.5.2 Impurità di tipo accettore per il silicio 2.6 Concentrazioni degli elettroni e delle lacune nei semiconduttori estrinseci 2.6.1 Semiconduttore di tipo n ðND > NAÞ 2.6.2 Semiconduttore di tipo p ðNA > NDÞ 2.7 Mobilità e resistività nei semiconduttori estrinseci 2.8 Corrente di diffusione 2.9 Corrente totale 2.10 Modello a bande di energia 2.10.1 Generazione di coppie elettrone-lacuna in un semiconduttore intrinseco 2.10.2 Modello a bande di energia per un semiconduttore estrinseco 2.10.3 Semiconduttori compensati 2.11 Cenni sulla fabbricazione dei circuiti integrati Riferimenti bibliografici Letture addizionali Capitolo 3 Diodo a stato solido e circuiti a diodi 3.1 Il diodo a giunzione pn 3.1.1 Analisi elettrostatica della giunzione pn 3.1.2 Correnti nel diodo 3.2 Caratteristica i-v del diodo 3.3 L’equazione del diodo: un modello matematico per il diodo 3.4 Diodo in polarizzazione inversa, nulla e diretta 3.4.1 Polarizzazione inversa 3.4.2 Polarizzazione nulla 3.4.3 Polarizzazione diretta 3.5 Coefficiente di temperatura del diodo 3.6 Il diodo in polarizzazione inversa 3.6.1 La corrente di saturazione nei diodi reali 3.6.2 Rottura della giunzione 3.6.3 Modello del diodo in regione di rottura 3.7 Capacità della giunzione pn 3.7.1 Polarizzazione inversa 3.7.2 Polarizzazione diretta 3.8 Diodo a barriera Schottky 3.9 Modello SPICE e layout del diodo 3.10 Analisi dei circuiti a diodi 3.10.1 Analisi grafica con la retta di carico 3.10.2 Analisi con il modello matematico del diodo 3.10.3 Analisi con il modello del diodo ideale 3.10.4 Analisi con il modello a caduta di tensione costante 3.10.5 Confronto tra i metodi di analisi 3.11 Circuiti a più diodi 3.11.1 Un circuito a 3 diodi 3.12 Analisi di diodi polarizzati nella regione di rottura 3.12.1 Analisi grafica con la retta di carico 3.12.2 Analisi con il modello lineare a tratti 3.12.3 Regolatori di tensione 3.12.4 Analisi in cui si tiene conto della resistenza di Zener 3.12.5 Regolazione di linea e di carico 3.13 Raddrizzatore a semionda 3.13.1 Raddrizzatori a semionda con carico resistivo 3.13.2 Raddrizzatore con filtro capacitivo 3.13.3 Raddrizzatore a semionda con carico RC 3.13.4 Intervallo di conduzione e ondulazione della tensione 3.13.5 Corrente del diodo 3.13.6 Corrente di spunto (surge current) 3.13.7 Specifica relativa alla tensione inversa di picco 3.13.8 Dissipazione di potenza del diodo 3.13.9 Raddrizzatore a semionda con tensione di uscita negativa 3.14 Raddrizzatore a doppia semionda 3.14.1 Raddrizzatore a doppia semionda con tensione di uscita negativa 3.15 Raddrizzatore a ponte a doppia semionda 3.16 Confronto tra i raddrizzatori e criteri di progetto 3.17 Il diodo in commutazione 3.18 Fotodiodi, celle solari e diodi emettitori di luce 3.18.1 Fotodiodi e fotorivelatori 3.18.2 Generazione di potenza elettrica con celle solari 3.18.3 Diodi emettitori di luce Riferimenti bibliografici Letture addizionali Capitolo 4 Transistori a effetto di campo 4.1 Il condensatore MOS 4.1.1 Regione di accumulazione 4.1.2 Regione di svuotamento 4.1.3 Regione di inversione 4.2 MOSFET a canale n (NMOS) 4.2.1 Analisi qualitativa del comportamento i-v del transistore NMOS 4.2.2 Regione di triodo del transistore NMOS 4.2.3 Resistenza di conduzione 4.2.4 Transconduttanza 4.2.5 Regione di saturazione del transistore NMOS 4.2.6 Modello matematico della regione di saturazione 4.2.7 Transconduttanza in saturazione 4.2.8 Modulazione della lunghezza di canale 4.2.9 Caratteristiche di trasferimento e transistori a svuotamento 4.2.10 Effetto body 4.3 MOSFET a canale p (PMOS) 4.4 Simboli circuitali del MOSFET 4.5 Capacità del MOSFET 4.5.1 Capacità del transistore NMOS nella regione di triodo 4.5.2 Capacità nella regione di saturazione 4.5.3 Capacità nella regione di interdizione 4.6 Modello SPICE del MOSFET 4.7 Riduzione delle dimensioni del transistore MOS 4.7.1 Corrente di drain 4.7.2 Capacità di gate 4.7.3 Densità di integrazione e di potenza 4.7.4 Il prodotto ritardo-potenza 4.7.5 Frequenza di transizione 4.7.6 Limitazioni del funzionamento a campi elevati 4.7.7 Modello Unificato del MOSFET 4.7.8 Corrente di sottosoglia 4.8 Fabbricazione del transistore MOS e regole di progetto 4.8.1 Dimensione minima e tolleranza di allineamento 4.8.2 Layout del transistore MOS 4.9 Polarizzazione del MOSFET 4.9.1 Caratteristiche della polarizzazione 4.9.2 Polarizzazione con rete a 4 resistori 4.9.3 Polarizzazione con tensione gate-source costante 4.9.4 Analisi basata sul metodo della retta di carico 4.9.5 Analisi con effetto body 4.9.6 Analisi con il Modello Unificato 4.10 Polarizzazione dei transistori PMOS Riferimenti bibliografici Capitolo 5 Il transistore bipolare a giunzione 5.1 Struttura del transistore bipolare a giunzione 5.2 Il modello del trasporto del transistore npn 5.2.1 Caratteristiche in condizioni di funzionamento diretto 5.2.2 Caratteristiche in condizioni di funzionamento inverso 5.2.3 Il modello del trasporto completo in condizioni arbitrarie di polarizzazione 5.3 Il transistore pnp 5.4 Rappresentazioni circuitali del modello del trasporto 5.5 Il modello di Ebers-Moll (argomento avanzato) 5.5.1 Caratteristiche del transistore npn in polarizzazione diretta 5.5.2 Caratteristiche del transistore in polarizzazione inversa 5.5.3 Il modello di Ebers-Moll del transistore npn 5.5.4 Il modello di Ebers-Moll del transistore pnp 5.5.5 Rappresentazioni circuitali equivalenti per il modello di Ebers-Moll 5.6 Caratteristiche i-v del transistore bipolare 5.6.1 Caratteristiche di uscita 5.6.2 Caratteristiche di trasferimento 5.7 Regioni di funzionamento del transistore bipolare 5.8 Forme semplificate del modello del trasporto 5.8.1 Modello semplificato per la regione di interdizione 5.8.2 Modello semplificato per la regione attiva diretta 5.8.3 I diodi nei circuiti integrati bipolari 5.8.4 Modello semplificato per la regione attiva inversa 5.8.5 Modello semplificato per la regione di saturazione 5.9 Effetti non ideali nel transistore bipolare 5.9.1 Tensioni di rottura delle giunzioni 5.9.2 Trasporto dei portatori minoritari nella regione di base 5.9.3 Tempo di transito in base 5.9.4 Capacità di diffusione 5.9.5 Dipendenza del guadagno di corrente a emettitore comune dalla frequenza 5.9.6 Effetto Early 5.9.7 Modelli per l’effetto Early 5.9.8 Origine dell’effetto Early 5.10 Transconduttanza 5.11 Tecnologia bipolare e modello SPICE del BJT 5.11.1 Descrizione qualitativa 5.11.2 Equazioni del modello SPICE 5.11.3 Transistori bipolari avanzati 5.12 Polarizzazione del BJT 5.12.1 Rete di polarizzazione a quattro resistori 5.12.2 Obiettivi di progetto relativi alla rete di polarizzazione a quattro resistori 5.12.3 Analisi iterativa della rete di polarizzazione a 4 resistori 5.13 Tolleranze nei circuiti di polarizzazione 5.13.1 Analisi del caso peggiore 5.13.2 Analisi Monte Carlo Riferimenti bibliografici Parte II Elettronica digitale Capitolo 6 Introduzione all’elettronica digitale 6.1 Porte logiche ideali 6.2 Definizione dei livelli logici e dei margini di rumore 6.2.1 Livelli logici 6.2.2 Margini di rumore 6.2.3 Criteri di progetto per una porta logica 6.3 Risposta dinamica di una porta logica 6.3.1 Tempi di salita e di discesa 6.3.2 Ritardo di propagazione 6.3.3 Prodotto ritardo-potenza 6.4 Richiami di algebra booleana 6.5 Progetto di circuiti logici NMOS 6.5.1 Invertitore NMOS con carico resistivo 6.5.2 Progetto del rapportoW=L di MS 6.5.3 Progetto del resistore di carico 6.5.4 Rappresentazione con retta di carico 6.5.5 La resistenza on del MOSFET 6.5.6 Analisi dei margini di rumore 6.5.7 Calcolo di VIL e di VOH 6.5.8 Calcolo di VIH e di VOL 6.5.9 Margine di rumore per l’invertitore con carico resistivo 6.5.9 Il problema del resistore di carico 6.6 Utilizzo di dispositivi attivi in alternativa al resistore di carico 6.6.1 Invertitore NMOS con dispositivo di carico in saturazione 6.6.2 Invertitore NMOS con dispositivo di carico in regione lineare 6.6.3 Invertitore NMOS con dispositivo di carico a svuotamento 6.7 Confronto fra gli invertitori NMOS 6.8 Effetto della saturazione della velocità sul progetto statico dell’invertitore 6.8.1 Progetto del transistore di commutazione 6.8.2 Progetto del transistore di carico 6.8.3 Riassunto degli effetti della saturazione della velocità 6.9 Porte logiche NMOS elementari 6.9.1 Porte NOR 6.9.2 Porte NAND 6.9.3 Layout delle porte NOR e NAND in tecnologia NMOS con carico a svuotamento 6.10 Porte logiche NMOS complesse 6.11 Dissipazione di potenza 6.11.1 Dissipazione di potenza statica 6.11.2 Dissipazione di potenza dinamica 6.11.3 Dimensionamento delle porte logiche NMOS rispetto alla potenza dissipata 6.12 Comportamento dinamico delle porte NMOS 6.12.1 Capacità nei circuiti logici MOS 6.12.2 Risposta dinamica dell’invertitore NMOS con carico resistivo 6.12.3 Risposta dinamica dell’invertitore NMOS con carico a svuotamento 6.12.4 Invertitore NMOS con carico in saturazione 6.12.5 Confronto delle risposte dinamiche degli invertitori NMOS 6.12.6 Effetto della saturazione della velocità sui ritardi di propagazione dell’invertitore 6.12.7 Dimensionamento basato su simulazioni di un circuito di riferimento 6.12.8 Misura del ritardo intrinseco tramite oscillatore ad anello 6.12.9 Invertitore in assenza di carico 6.13 Porte logiche PMOS 6.13.1 Invertitore PMOS 6.13.2 Porte logiche NOR e NAND Riferimenti bibliografici Letture addizionali Capitolo 7 Progetto di circuiti logici MOS complementari (CMOS) 7.1 Tecnologia dell’invertitore CMOS 7.1.1 Layout dell’invertitore CMOS 7.2 Caratteristiche statiche dell’invertitore CMOS 7.2.1 Caratteristica di trasferimento dell’invertitore CMOS 7.2.2 Margini di rumore per l’invertitore CMOS 7.3 Comportamento dinamico dell’invertitore CMOS 7.3.1 Stima del ritardo di propagazione 7.3.2 Tempi di salita e discesa 7.3.3 Riscalamento delle prestazioni 7.3.4 Effetto della saturazione della velocità sui ritardi dell’invertitore CMOS 7.3.5 Ritardo di una cascata di invertitori 7.4 Dissipazione di potenza e prodotto ritardo-potenza nelle logiche CMOS 7.4.1 Dissipazione di potenza statica 7.4.2 Dissipazione di potenza dinamica 7.4.3 Prodotto ritardo-potenza 7.5 Porte NOR e NAND CMOS 7.5.1 Porte logiche NOR CMOS 7.6 Porte logiche CMOS complesse 7.7 Progetto e prestazioni di porte logiche ad area minima 7.8 Circuiti di buffer 7.8.1 Ritardo di un circuito disaccoppiatore (buffer) 7.8.2 Numero ottimo di stadi 7.9 La porta di trasmissione CMOS 7.10 Circuito bistabile 7.10.1 Latch bistabile 7.10.2 Flip-flop RS 7.10.3 Il latch di tipo D a porte di trasmissione 7.10.4 Flip-flop D master-slave 7.11 Il problema del latchup Riferimenti bibliografici Capitolo 8 Memorie MOS e circuiti sequenziali 8.1 Memorie ad accesso casuale 8.1.1 Architettura delle memorie ad accesso casuale (RAM) 8.1.2 Un chip di memoria da 256 Mb 8.2 Celle di memoria statiche 8.2.1 La cella di memoria a sei transistori (6-T) 8.2.2 Lettura di un dato nella cella 6-T 8.2.3 Scrittura di un dato nella cella 6-T 8.3 Celle di memoria dinamiche 8.3.1 La cella di memoria a un transistore 8.3.2 Scrittura di un dato nella cella 1-T 8.3.3 Lettura di un dato nella cella 1-T 8.3.4 La cella di memoria a quattro transistori 8.4 Amplificatori di lettura 8.4.1 Amplificatore di lettura per la cella 6-T 8.4.2 Amplificatore di lettura per la cella 1-T 8.4.3 Circuiti con tensione più elevata sulla wordline 8.4.4 Amplificatori di lettura con segnale di clock 8.5 Decodificatori di indirizzo 8.5.1 Decodificatori NOR 8.5.2 Decodificatori NAND 8.5.3 Decodificatori di colonna a pass-transistor 8.6 Memorie a sola lettura (ROM) 8.7 Memorie flash 8.7.1 La tecnologia a gate isolato 8.7.2 Realizzazione con porte NOR 8.7.3 Realizzazione con porte NAND Riferimenti bibliografici Capitolo 9 Circuiti logici bipolari 9.1 La coppia differenziale 9.2 La logica ad accoppiamento di emettitore (ECL) 9.2.1 Porta ECL per vI ¼ VH 9.6 L’inseguitore di emettitore 9.12 Porte logiche CML 9.13 Porte logiche bipolari saturate 9.14 La porta logica transistore-transistore (TTL) elementare 9.16.2 Porte NAND TTL 9.17 La TTL Schottky 9.19 Logica BiCMOS 9.19.1 Buffer BiCMOS Parte III Elettronica analogica Capitolo 10 Sistemi analogici e amplificatori operazionali 10.1 Un esempio di sistema elettronico analogico 10.2 Amplificazione 10.2.1 Guadagno di tensione 10.2.2 Guadagno di corrente 10.2.3 Guadagno di potenza 10.2.4 Rappresentazione del guadagno in decibel 10.3 Modelli a doppio bipolo 10.3.1 I parametri g 10.4 Disadattamento delle impedenze del generatore e di carico 10.5 Introduzione all’amplificatore operazionale 10.5.1 L’amplificatore differenziale 10.5.2 Caratteristica di trasferimento di tensione dell’amplificatore differenziale 10.5.3 Guadagno di tensione 10.6 Distorsione negli amplificatori 10.7 Modello dell’amplificatore differenziale 10.8 L’amplificatore differenziale e l’amplificatore operazionale ideali 10.8.1 Ipotesi per l’analisi con operazionali ideali 10.9 Circuiti con amplificatori operazionali ideali 10.9.1 L’amplificatore invertente 10.9.2 L’amplificatore di transresistenza – un convertitore corrente-tensione 10.9.3 L’amplificatore non invertente 10.9.4 Buffer a guadagno unitario o inseguitore di tensione 10.9.5 L’amplificatore sommatore 10.9.6 L’amplificatore sottrattore 10.10 Funzione di trasferimento e risposta in frequenza 10.10.1 Diagrammi di Bode 10.10.2 Amplificatori passa-basso 10.10.3 Amplificatori passa-alto 10.10.4 Amplificatori passa-banda 10.10.5 Amplificatori a banda stretta 10.10.6 Amplificatori a reiezione di banda 10.10.7 Funzione di trasferimento passa-tutto 10.10.8 Funzioni di trasferimento complesse 10.10.9 Calcoli sui diagrammi di Bode 10.10.10 Filtro attivo passa-basso 10.10.11 Filtro attivo passa-alto 10.10.12 Integratore 10.10.13 Derivatore Riferimenti bibliografici Letture addizionali Capitolo 11 Operazionali non ideali e stabilità della retroazione degli amplificatori operazionali 11.1 Sistemi con retroazione 11.1.1 Analisi del guadagno ad anello chiuso 11.1.2 Errore di Guadagno 11.2 Analisi di circuiti con amplificatori operazionali non ideali 11.2.1 Guadagno finito ad anello aperto 11.2.2 Resistenza di uscita diversa da zero 11.2.3 Resistenza di ingresso di valore finito 11.2.4 Riepilogo delle caratteristiche delle configurazioni non ideali invertente e non invertente 11.3 Circuiti con retroazione serie e parallelo 11.3.1 Categorie di amplificatori con retroazione 11.3.2 Amplificatore di tensione, retroazione serie-parallelo 11.3.3 Amplificatore di transimpedenza, retroazione parallelo-parallelo 11.3.4 Amplificatore di corrente, retroazione parallelo-serie 11.3.5 Amplificatore di transconduttanza, retroazione serie-serie 11.4 Metodo generale per il calcolo del guadagno di amplificatori retroazionati 11.4.1 Analisi del guadagno ad anello chiuso 11.4.2 Calcolo della resistenza con il teorema di Blackman 11.5 Retroazione serie-parallelo – amplificatore di tensione 11.5.1 Calcolo del guadagno ad anello chiuso 11.5.2 Calcolo della resistenza di ingresso 11.5.3 Calcolo della resistenza di uscita 11.5.4 Riepilogo dell’amplificatore con retroazione serie-parallelo 11.6 Retroazione parallelo-parallelo – amplificatore di transresistenza 11.6.1 Calcolo del guadagno ad anello chiuso 11.6.2 Calcolo della resistenza di ingresso 11.6.3 Calcolo della resistenza di uscita 11.6.4 Riepilogo dell’amplificatore con retroazione parallelo-parallelo 11.7 Retroazione serie-serie – amplificatore di transconduttanza 11.7.1 Calcolo del guadagno ad anello chiuso 11.7.2 Calcolo della resistenza di ingresso 11.7.3 Calcolo della resistenza di uscita 11.7.4 Riepilogo dell’amplificatore con retroazione serie-serie 11.8 Retroazione parallelo-serie – amplificatore di corrente 11.8.1 Calcolo del guadagno ad anello chiuso 11.8.2 Calcolo della resistenza di ingresso 11.8.3 Calcolo della resistenza di uscita 11.8.4 Riepilogo dell’amplificatore con retroazione parallelo-serie 11.9 Calcolo del guadagno di anello con iniezioni successive di tensione e corrente 11.9.1 Semplificazioni 11.10 Riduzione della distorsione per mezzo della retroazione 11.11 Cause di errore in continua e limitazioni dell’escursione in uscita 11.11.1 Tensione di offset all’ingresso 11.11.2 Bilanciamento della tensione di offset 11.11.3 Correnti di polarizzazione e di offset all’ingresso 11.11.4 Limiti della tensione e della corrente di uscita 11.12 Reiezione di modo comune e resistenza di ingresso 11.12.1 Valore finito per il rapporto di reiezione del modo comune 11.12.2 Perché è importante il CMRR? 11.12.3 Errore nel guadagno dell’inseguitore di tensione dovuto al CMRR 11.12.4 Resistenza di ingresso di modo comune 11.12.5 Interpretazione alternativa della reiezione di modo comune 11.12.6 Rapporto di reiezione della tensione di alimentazione 11.13 Risposta in frequenza e larghezza di banda degli amplificatori operazionali 11.13.1 Risposta in frequenza dell’amplificatore non invertente 11.13.2 Risposta in frequenza dell’amplificatore invertente 11.13.3 Controllo della risposta in frequenza mediante la retroazione 11.13.4 Funzionamento ad ampi segnali: slew rate e larghezza di banda a piena potenza 11.13.5 Macromodello per la risposta in frequenza dell’amplificatore operazionale 11.13.6 Macromodelli completi di amplificatori operazionali in SPICE 11.13.7 Esempi di amplificatori operazionali commerciali per applicazioni generali 11.14 Stabilità degli amplificatori retroazionati 11.14.1 Il diagramma di Nyquist 11.14.2 Sistemi del primo ordine 11.14.3 Sistemi del secondo ordine e margine di fase 11.14.4 Risposta al gradino e margine di fase 11.14.5 Sistemi del terzo ordine e margine di guadagno 11.14.6 Analisi della stabilità mediante i diagrammi di Bode Riferimenti bibliografici Capitolo 12 Applicazioni degli amplificatori operazionali 12.1 Connessione in cascata di amplificatori 12.1.1 Rappresentazione a doppio bipolo 12.1.2 Osservazioni sulla terminologia relativa agli amplificatori 12.1.3 Risposta in frequenza di amplificatori a più stadi 12.2 Amplificatore per strumentazione 12.3 Filtri attivi 12.3.1 Filtro passa-basso 12.3.2 Filtro passa-alto con guadagno maggiore di 1 12.3.3 Filtro passa-banda 12.3.4 Filtro biquadratico Tow-Thomas 12.3.5 Sensibilità 12.3.6 Variazione delle impedenze e della frequenza secondo un fattore di scala 12.4 Circuiti a capacità commutate 12.4.1 Integratore a capacità commutate 12.4.2 Integratore non invertente 12.4.3 Filtri a capacità commutate 12.5 Conversione digitale-analogica 12.5.1 Aspetti fondamentali dei convertitori D/A 12.5.2 Errori nei convertitori D/A 12.6 Conversione analogico-digitale 12.6.1 Aspetti fondamentali dei convertitori A/D 12.6.2 Errori nei convertitori analogico-digitali 12.6.3 Tecniche di base per la conversione analogico-digitale 12.7 Oscillatori 12.7.1 Il criterio di Barkhausen per le oscillazioni 12.7.2 Oscillatori con reti RC selettive in frequenza 12.8 Applicazioni non lineari 12.8.1 Un raddrizzatore di precisione a semionda 12.8.2 Circuito raddrizzatore di precisione senza saturazione 12.9 Circuiti a retroazione positiva 12.9.1 Il comparatore e il trigger di Schmitt 12.9.2 Il multivibratore astabile 12.9.3 Il multivibratore monostabile (one shot) Riferimenti bibliografici Letture addizionali Capitolo 13 Modelli di piccolo segnale e amplificazione lineare 13.1 Il transistore come amplificatore 13.1.1 L’amplificatore a BJT 13.1.2 L’amplificatore a MOSFET 13.2 Condensatori di accoppiamento e di bypass 13.3 Utilizzo dei circuiti equivalenti DC e AC 13.3.1 Regole per le analisi in DC e in AC 13.4 Introduzione ai modelli per piccoli segnali del diodo 13.4.1 Interpretazione grafica del comportamento per piccoli segnali del diodo 13.4.2 Modello per piccoli segnali del diodo 13.5 Modelli per piccoli segnali per i transistori bipolari a giunzione 13.5.1 Il modello ibrido a p 13.5.2 Interpretazione grafica della transconduttanza 13.5.3 Guadagno di corrente per piccoli segnali 13.5.4 Il guadagno di tensione intrinseco del BJT 13.5.5 Forme equivalenti del modello per piccoli segnali 13.5.6 Modello ibrido a p semplificato 13.5.7 Definizione di piccolo segnale per un transistore bipolare 13.5.8 Modello per piccoli segnali per il transistore pnp 13.5.9 Confronto fra analisi AC e analisi in transitorio in SPICE 13.6 L’amplificatore a emettitore comune (C-E) 13.6.1 Guadagno di tensione dell’amplificatore a emettitore comune 13.6.2 Resistenza di ingresso 13.6.3 Guadagno di tensione complessivo 13.7 Limiti importanti e semplificazioni dei modelli 13.7.1 Resistenza di emettitore nulla 13.7.2 Guida per il progetto dell’amplificatore a emettitore comune con carico resistivo 13.7.3 Guadagno di corrente per l’amplificatore a emettitore comune con elevata resistenza di emettitore 13.7.4 Limiti per la condizione di piccolo segnale nell’amplificatore a emettitore comune 13.7.5 Resistenza vista guardando nel collettore del BJT 13.7.6 Resistenza di uscita dell’amplificatore a emettitore comune complessivo 13.7.7 Guadagno di corrente ai terminali per l’amplificatore a emettitore comune 13.8 Modello per piccoli segnali per i transistori a effetto di campo 13.8.1 Modello per piccoli segnali del MOSFET 13.8.2 Guadagno di tensione intrinseco del MOSFET 13.8.3 Definizione di piccolo segnale per un MOSFET 13.8.4 L’effetto body nel modello per piccoli segnali del MOSFET 13.8.5 Modello per piccoli segnali per il transistore PMOS 13.9 Confronto fra i modelli per piccoli segnali del BJT e del MOS 13.10 L’amplificatore a source comune (C-S) 13.10.1 Guadagno di tensione ai terminali per l’amplificatore a source comune 13.10.2 Guadagno di tensione complessivo per l’amplificatore a source comune 13.10.3 Guadagno di tensione dell’amplificatore a source comune, per elevati valori di RS 13.10.4 Resistenza nulla nel source 13.10.5 Guida per il progetto di amplificatori a source comune con RS ¼ 0 13.10.6 Limiti per la condizione di piccolo segnale nell’amplificatore a source comune 13.10.7 Resistenze di ingresso degli amplificatori a emettitore comune e a source comune 13.10.8 Resistenze di uscita degli amplificatori a emettitore comune e a source comune 13.11 Esempi di amplificatori a emettitore comune e a source comune 13.11.1 Amplificatore a emettitore comune 13.11.2 Differenze fra analisi AC e analisi in transitorio in SPICE: ulteriori osservazioni 13.11.3 Amplificatore MOSFET a source comune 13.11.4 Confronto fra i due amplificatori 13.11.5 Riepilogo e confronto delle caratteristiche degli amplificatori a emettitore comune e a source comune 13.11.6 Retroazione negli amplificatori invertenti 13.11.7 Condizioni in cui è possibile trascurare la resistenza differenziale di uscita del transistore 13.12 Dissipazione di potenza ed escursione del segnale 13.12.1 Dissipazione di potenza 13.12.2 Escursione massima del segnale di uscita Capitolo 14 Amplificatori a singolo transistore e multistadio accoppiati in AC 14.1 Classificazione degli amplificatori 14.1.1 Applicazione e prelievo del segnale – Il BJT 14.1.2 Applicazione e prelievo del segnale – Il MOSFET 14.1.3 Amplificatori a emettitore comune (C-E) e a source comune (C-S) 14.1.4 Amplificatori a collettore comune (C-C) e a drain comune (C-D) 14.1.5 Amplificatori a base comune (C-B) e a gate comune (C-G) 14.1.6 Modello di piccolo segnale 14.2 Amplificatori invertenti – Circuiti a emettitore comune e a source comune 14.2.1 Caratteristiche degli amplificatori a emettitore comune e a source comune 14.2.2 Riepilogo delle caratteristiche degli amplificatori C-E e C-S 14.2.3 Rappresentazione mediante transistori equivalenti 14.3 Circuiti inseguitori – Amplificatori a collettore comune e a drain comune 14.3.1 Guadagno di tensione ai terminali 14.3.2 Resistenza di ingresso 14.3.3 Guadagno di tensione complessivo 14.3.4 Dinamica del segnale di ingresso dell’inseguitore 14.3.5 Resistenza al terminale di emettitore 14.3.6 Guadagno di corrente 14.3.7 Riepilogo delle caratteristiche degli amplificatori C-C e C-D 14.4 Amplificatori non invertenti – Circuiti a base comune e a gate comune 14.4.1 Guadagno di tensione ai terminali e resistenza di ingresso 14.4.2 Guadagno di tensione complessivo 14.4.3 Dinamica del segnale di ingresso 14.4.4 Resistenza ai terminali di collettore e drain 14.4.5 Guadagno di corrente 14.4.6 Resistenze di ingresso e di uscita complessive per gli amplificatori non invertenti 14.4.7 Riepilogo delle caratteristiche degli amplificatori C-B e C-G 14.5 Rassegna e confronto degli amplificatori elementari 14.5.1 Gli amplificatori a BJT 14.5.2 Gli amplificatori a MOSFET 14.6 Amplificatori a source comune basati su invertitori a MOS 14.6.1 Stima del guadagno di tensione 14.6.2 Analisi dettagliata 14.6.3 Soluzioni alternative per il carico 14.6.4 Resistenze di ingresso e uscita 14.7 Progetto dei condensatori di accoppiamento e di bypass 14.7.1 Amplificatori a emettitore comune e a source comune 14.7.2 Amplificatori a collettore comune e a drain comune 14.7.3 Amplificatori a base comune e a gate comune 14.7.4 Fissare la frequenza di taglio inferiore 14.8 Esempi di progetto di amplificatori 14.8.1 Verifica del progetto dell’amplificatore a base comune con il metodo Monte Carlo 14.9 Amplificatori multistadio accoppiati in AC 14.9.1 Amplificatore a tre stadi accoppiato in AC 14.9.2 Guadagno di tensione 14.9.3 Resistenza di ingresso 14.9.4 Guadagno di tensione complessivo 14.9.5 Resistenza di uscita 14.9.6 Guadagno di corrente e di potenza 14.9.7 Dinamica del segnale di ingresso 14.9.8 Come migliorare il guadagno di tensione dell’amplificatore 14.9.9 Stima della frequenza di taglio inferiore dell’amplificatore multistadio Letture addizionali Capitolo 15 Amplificatori differenziali e operazionali 15.1 Amplificatori differenziali 15.1.1 Amplificatori differenziali a transistori bipolari e a MOS 15.1.2 Analisi in DC dell’amplificatore differenziale a transistori bipolari 15.1.3 Caratteristica di trasferimento di piccolo segnale dell’amplificatore differenziale a transistori bipolari 15.1.4 Analisi in AC dell’amplificatore differenziale a transistori bipolari 15.1.5 Guadagno e resistenza di ingresso di modo differenziale 15.1.6 Guadagno e resistenza di ingresso di modo comune 15.1.7 Rapporto di reiezione di modo comune (CMRR) 15.1.8 Analisi del modo differenziale e del modo comune utilizzando metà circuito 15.1.9 Polarizzazione con generatori di corrente elettronici 15.1.10 Modello SPICE del generatore elettronico di corrente 15.1.11 Analisi in DC dell’amplificatore differenziale a MOSFET 15.1.12 Segnali di ingresso di modo differenziale 15.1.13 Caratteristica di trasferimento di piccolo segnale per l’amplificatore differenziale a MOS 15.1.14 Segnali di ingresso di modo comune 15.1.15 Modello a doppio bipolo per la coppia differenziale 15.2 Gli amplificatori operazionali 15.2.1 Amplificatore operazionale elementare a due stadi 15.2.2 Evoluzione dell’amplificatore operazionale elementare 15.2.3 Coppia Darlington 15.2.4 Riduzione della resistenza di uscita 15.2.5 Amplificatore operazionale elementare CMOS 15.2.6 Amplificatori BiCMOS 15.2.7 Implementazione di amplificatori operazionali a soli transistori 15.3 Stadi di uscita 15.3.1 Stadio di uscita in classe A: l’inseguitore di source 15.3.2 Rendimento degli amplificatori in classe A 15.3.3 Stadio di uscita in classe B o push-pull 15.3.4 Amplificatori in classe AB 15.3.5 Stadi di uscita in classe AB per amplificatori operazionali 15.3.6 Protezione dal cortocircuito 15.3.7 Accoppiamento con trasformatore 15.4 Generatori elettronici di corrente 15.4.1 Generatori di corrente a singolo transistore 15.4.2 Cifra di merito per i generatori di corrente 15.4.3 Generatori con elevata resistenza di uscita 15.4.4 Esempi di progetto di generatori di corrente Riferimenti bibliografici Letture addizionali Capitolo 16 Tecniche di progetto di circuiti analogici integrati 16.1 Dispositivi equivalenti 16.2 Specchi di corrente 16.2.1 Analisi DC dello specchio di corrente MOS 16.2.2 Modifica del rapporto di riflessione per lo specchio di corrente MOS 16.2.3 Analisi DC dello specchio di corrente BJT 16.2.4 Modifica del rapporto di riflessione per lo specchio di corrente BJT 16.2.5 Generatori di corrente multipli 16.2.6 Specchio di corrente con buffer 16.2.7 Resistenza di uscita dello specchio di corrente 16.2.8 Modello a doppio bipolo dello specchio di corrente 16.2.9 Il generatore di corrente di Widlar 16.2.10 Il generatore di corrente di Widlar MOS 16.3 Specchi di corrente a elevata resistenza di uscita 16.3.1 Il generatore di corrente di Wilson 16.3.2 Resistenza di uscita del generatore di corrente di Wilson 16.3.3 Il generatore di corrente cascode 16.3.4 Resistenza di uscita del generatore di corrente cascode 16.3.5 Il generatore di corrente cascode regolato 16.3.6 Riepilogo delle caratteristiche dei generatori di corrente 16.4 Generatore di corrente di riferimento 16.5 Generatori di riferimento indipendenti dalla tensione di alimentazione 16.5.1 Generatore di riferimento basato sulla VBE 16.5.2 Il generatore di Widlar 16.5.3 Polarizzazione indipendente dalla tensione di alimentazione 16.5.4 Polarizzazione indipendente dalla tensione di alimentazione in tecnologia MOS 16.6 Riferimento di tensione a bandgap 16.7 Lo specchio di corrente come carico attivo 16.7.1 Amplificatore differenziale CMOS con carico attivo 16.7.2 Amplificatore differenziale bipolare con carico attivo 16.8 I carichi attivi negli amplificatori operazionali 16.8.1 Guadagno di tensione dell’amplificatore operazionale CMOS 16.8.2 Considerazioni sul punto di lavoro 16.8.3 Amplificatore operazionale bipolare 16.8.4 Rottura dello stadio di ingresso 16.9 L’amplificatore operazionale mA741 16.9.1 Circuito di polarizzazione 16.9.2 Analisi statica dello stadio di ingresso del mA741 16.9.3 Analisi in AC dello stadio di ingresso del mA741 16.9.4 Guadagno di tensione dell’amplificatore completo 16.9.5 Stadio di uscita del mA741 16.9.6 Resistenza di uscita 16.9.7 Protezione dal cortocircuito 16.9.8 Riepilogo delle caratteristiche dell’amplificatore operazionale mA741 16.10 Il moltiplicatore analogico di Gilbert Riferimenti bibliografici Capitolo 17 Risposta in frequenza 17.1 Risposta in frequenza degli amplificatori 17.1.1 Risposta alle basse frequenze 17.1.2 Stima di vL in assenza di polo dominante 17.1.3 Risposta alle alte frequenze 17.1.4 Stima di vH in assenza di polo dominante 17.2 Determinazione diretta di poli e zeri in bassa frequenza – L’amplificatore a source comune 17.3 Stima di vL con il metodo delle costanti di tempo in cortocircuito 17.3.1 Stima di vL per l’amplificatore a emettitore comune 17.3.2 Stima di vL per l’amplificatore a source comune 17.3.3 Stima di vL per l’amplificatore a base comune 17.3.4 Stima di vL per l’amplificatore a gate comune 17.3.5 Stima di vL per l’amplificatore a collettore comune 17.3.6 Stima di vL per l’amplificatore a drain comune 17.4 Modelli del transistore alle alte frequenze 17.4.1 Modello ibrido a p dipendente dalla frequenza per il transistore bipolare 17.4.2 Modello SPICE per Cp e Cm 17.4.3 Frequenza di transizione fT 17.4.4 Modello in alta frequenza per il MOSFET 17.4.5 Modello SPICE per CGS e CGD 17.4.6 Dipendenza di fT dalla lunghezza di canale 17.4.7 Limitazioni dei modelli ad alta frequenza 17.5 Resistenza di base e di gate nel modello ibrido a p 17.5.1 Effetto della resistenza di base e di gate sull’amplificazione di centro banda 17.6 Analisi ad alta frequenza degli amplificatori a emettitore comune e a source comune 17.6.1 L’effetto Miller 17.6.2 Risposta in alta frequenza degli amplificatori a emettitore comune e a source comune 17.6.3 Analisi diretta della caratteristica di trasferimento dell’emettitore comune 17.6.4 Poli dell’amplificatore C-E 17.6.5 Polo dominante dell’amplificatore a source comune 17.6.6 Stima di vH con il metodo delle costanti di tempo a circuito aperto 17.6.7 Amplificatore a source comune con resistenza di source 17.6.8 Poli dell’emettitore comune con resistenza sull’emettitore 17.7 Risposta in alta frequenza degli amplificatori a base comune e a gate comune 17.8 Risposta in alta frequenza degli amplificatori a collettore comune e a drain comune 17.8.1 Risposta in frequenza dello stadio a simmetria complementare 17.9 Riepilogo della risposta in alta frequenza degli amplificatori a singolo stadio 17.9.1 Limitazioni guadagno-banda degli amplificatori 17.10 Risposta in frequenza degli amplificatori multistadio 17.10.1 Amplificatore differenziale 17.10.2 La connessione in cascata collettore-comune/base-comune 17.10.3 Risposta in alta frequenza dell’amplificatore cascode 17.10.4 Frequenza di taglio dello specchio di corrente 17.10.5 Esempio di amplificatore a tre stadi 17.11 Introduzione ai circuiti a radiofrequenza 17.11.1 Amplificatori a radiofrequenza 17.11.2 L’amplificatore shunt-peaked 17.11.3 Amplificatore accordato a singolo stadio 17.11.4 Utilizzo dell’induttore a presa intermedia – L’autotrasformatore 17.11.5 Circuiti accordati multipli – Sintonizzazione sincrona e scalata 17.11.6 L’amplificatore a source comune a degenerazione induttiva 17.12 Mixer e modulatori bilanciati 17.12.1 Principi di funzionamento del mixer 17.12.2 Mixer bilanciato (balanced) 17.12.3 La coppia differenziale come mixer bilanciato 17.12.4 Mixer doppiamente bilanciato (double-balanced) 17.12.5 Il mixer di Jones – Un modulatore/mixer doppiamente bilanciato Riferimenti bibliografici Capitolo 18 Amplificatori a transistori retroazionati e oscillatori 18.1 Sistema retroazionato classico 18.1.1 Guadagno ad anello chiuso 18.1.2 Impedenze ad anello chiuso 18.1.3 Effetti della retroazione 18.2 Analisi in banda passante di amplificatori retroazionati 18.2.1 Guadagno ad anello chiuso 18.2.2 Resistenza di ingresso 18.2.3 Resistenza di uscita 18.2.4 Calcolo della tensione di offset 18.3 Esempi di circuiti amplificatori con retroazione 18.3.1 Retroazione serie-parallelo – Amplificatore di tensione 18.3.2 Amplificatore differenziale di tensione serie-parallelo 18.3.3 Retroazione parallelo-parallelo – Amplificatore di transresistenza 18.3.4 Retroazione serie-serie – Amplificatore di transconduttanza 18.3.5 Retroazione parallelo-serie – Amplificatore di corrente 18.4 Richiami sulla stabilità dell’amplificatore retroazionato 18.4.1 Risposta ad anello chiuso dell’amplificatore non compensato 18.4.2 Margine di fase 18.4.3 Effetti di secondo ordine 18.4.4 Risposta dell’amplificatore compensato 18.4.5 Limiti di piccolo segnale 18.5 Compensazione a singolo polo dell’amplificatore operazionale 18.5.1 Analisi dell’amplificatore operazionale a tre stadi 18.5.2 Zeri negli amplificatori operazionali a MOS 18.5.3 Compensazione degli amplificatori bipolari 18.5.4 Slew rate dell’amplificatore operazionale 18.5.5 Relazione tra slew rate e prodotto guadagno-larghezza di banda 18.6 Oscillatori ad alta frequenza 18.6.1 L’oscillatore Colpitts 18.6.2 L’oscillatore Hartley 18.6.3 Stabilizzazione dell’ampiezza negli oscillatori LC 18.6.4 Resistenza negativa negli oscillatori 18.6.5 Oscillatore a Gm negativo 18.6.6 Oscillatori a cristallo Riferimenti bibliografici Appendici Indice analitico Eserciziario