ESPERIMENTAZIONI DI FISICA III B
(Prof. P. MINGUZZI)
A) LEZIONI
Descrizione degli esperimenti di ottica fisica disponibili. Interferenza, diffrazione, reticoli, spettroscopio a prisma.
Meccanismi della conduzione elettrica e drogaggio nei semiconduttori. Effetto Hall. Termistori. Giunzione p-n e proprieta' rettificanti; diodi, diodi Zener, diodi controllati, diodi varicap; risposta in frequenza dei diodi, diodi a punta di contatto.
Effetto fotoelettrico; dispositivi fotoelettrici a vuoto e a stato solido, fotomoltiplicatori.
Transistori a giunzione bipolari; curve caratteristiche e punto di lavoro; amplificatori a transistori e diverse possibili configurazioni; uso come interruttori in circuiti logici.
Transistori a effetto di campo (FET). Descrizione dei vari tipi esistenti e loro uso come amplificatori, come interruttori (logici) e come resistori controllati in tensione.
Nozioni base per sistemi compositi: impedenza di ingresso e di uscita, guadagno, banda passante. Amplificatori a piu' elementi, frequenze di taglio. Concetto di reazione; reazione positiva e negativa, effetti su guadagno impedenza e banda passante. Effetti di ritardo nei sistemi con reazione; transienti; oscillatori sinusoidali.
Circuiti integrati; cenni alle tecniche di costruzione, distinzione tra circuiti lineari e digitali. Amplificatori operazionali; definizione dei parametri importanti e delle caratteristiche tipiche; esempi e applicazioni in circuiti lineari.
Cenni ai concetti base del noise: rumore esterno ed intrinseco; rumore inevitabile dovuto a cause fondamentali; noise termico, shot-noise, flicker.
Circuiti logici, logica binaria, circuiti AND, OR, NOT, EXOR, e derivati. Famiglie logiche TTL e CMOS, compatibilita'. Multivibratori: bistabile, monostabile, astabile, circuito di Schmitt. Flip-Flop di tipo D, latches, registri e memorie. Nozione di macchina a stati, applicazioni, contatori sincroni.
Struttura dei personal computer: unita' centrale di processo (registri, unita' logico-aritmetica, interrupts..), gestione dei dati (bus, ROM, RAM ..), memorie di massa, video, coprocessore, tastiera. Le interfaccie con i segnali esterni: porte seriali e parallele.
Convertitore digitale-analogico (DAC): concetti elementari, reti R-2R. Convertitore analogico-digitale (ADC): tipo flash e a doppia rampa. Circuiti Sample-and-Hold e Multiplexer.
Cenni ai concetti base sulla riduzione del noise; esempio di circuito amplificatore sensibile alla fase.
Introduzione alla programmazione in linguaggio Pascal e applicazioni all'uso del computer in esperimenti di laboratorio.
B) ESERCITAZIONI DI LABORATORIO
1) Interferenza da una doppia fenditura e da un biprisma di Fresnel
2) Spettroscopio a prisma e a reticolo di diffrazione
3) Dettagli di uso della strumentazione elettronica
4) Risposta in frequenza di un diodo, diodi Zener, diodi controllati (SCR)
5) Amplificatore a transistor: risposta in frequenza
6) Oscillatore sinusoidale con j-FET
7) Amplificatore operazionale: relazione guadagno/banda passante
8) Amplificatore operazionale: uso per integratore, derivatore, sommatore
9) Generatore di onde triangolari con operazionali a FET
10) Porte logiche NAND TTL: circuiti logici e aritmetici elementari
11) Multivibratori monostabile e astabile (con porte NAND TTL)
12) Inverter TTL-compatibile realizzato con componenti discreti. Porte logiche C-MOS e multivibratore bistabile
13) Flip-flop di tipo D (latch) e divisori di frequenza
14) Esperimento con Computer: Input/Output con porte a 8 bit
15) Test con Computer di un comparatore logico TTL a 4 bit.
16) Uso di Convertitori DAC e ADC programmati da computer.
Un esperimento sulla realizzazione di un amplificatore sensibile alla fase (lock-in) e suo impiego per misure di attenuazione ottica.