Docente
|
DI STEFANO GIUSEPPE
(programma)
Programma dettagliato
1. Richiami di teoria dei sistemi lineari:
Trasformata di Fourier e di Laplace e loro utilità. Spettro di un segnale. Analisi dei sistemi lineari tempo invarianti (LTI): risposta di un sistema nel dominio del tempo e della frequenza, funzione di trasferimento (F. di T.) di un sistema LTI, posizione dei poli e zeri, risposta transitoria e regime di un sistema, stabilità.
2. Richiami di dispositivi a giunzione:
Diodi, diodo Zener, fotodiodi, diodi LED, BJT, transistor JFET e MOSFET. Cenni sulle celle solari.
Circuiti con diodi e transistore, esempi di applicazioni non lineari e lineari: commutazione, multivibratori, traslatore di livello, interruttore analogico, specchio di corrente, limitatore di corrente.
3. Amplificatori.
Modelli di amplificatori: amplificatori di tensione, di corrente, di trans-conduttanza e di trans-resistenza. Amplificatori a transistore. L’alimentazione negli amplificatori e la stabilità termica. Limiti di un amplificatore: non linearità e saturazione. Adattamento d’impedenza. Teorema del massimo trasferimento di potenza. Connessione Darlington, Amplificatore a più stadi. Configurazione push-pull. Cenni sugli amplificatore di potenza e classi di funzionamento (A, B, AB, C).
Dal transistore all’amplificatore operazionale (Amp. Op.). Amp.Op. ideale e non ideale. Scelta di un Amp. Op. (uA741, LM324, TL082) ed applicazioni: filtri attivi (VCVS, filtri a retroazione multipla, filtri a variabili di stato), giratore (NIC), filtri a capacità commutata, amplificatori differenziali e per strumentazione, comparatore con isteresi (trigger di Schmitt). Elettronica integrata e discreta.
4. Alimentatori lineari e switching:
Cenni su sistemi di alimentazione: trasformatore, alimentatori stabilizzati e non, regolatori lineari, alimentatori a regolazione switching, alimentatori in corrente.
5. Teoria del controllo automatico:
Reazione negativa: proprietà della reazione, amplificatori a controreazione. La retroazione negativa nei sistemi di controllo di tipo feedback, F. di T. di anello, errore, margine di fase e di guadagno, spostamento poli e zeri, rete correttrice, cenni sui regolatori standard PID. Esempi con Amp. Op.
6. Oscillatori:
Reazione positiva. Generatori di forme d’onda: oscillatori sinusoidali, VCO (Voltage Controlled Oscillator), oscillatori a resistenza negativa, generatore di onda quadra, triangolare e di impulso, generatori di clock, esempi di oscillatori integrati.
7. Digital Signal Processing:
Richiami di analisi di sistemi nel tempo discreto (sistemi digitali): dal segnale analogico al segnale numerico (tempo discreto), campionamento, aliasing, teorema di Shannon-Nyquist, mantenimento, quantizzazione, risoluzione.
Discretizzazione di sistemi analogici, cenni sulla trasformata Z, approssimazione di Eulero, bilineare, stabilità e mappatura dei poli.
Elaborazione numerica: sistemi ricorsivi e finiti (IIR e FIR), rappresentazione mediante grafi di flusso, simulazione con software commerciale, implementazione, ricostruzione di un segnale tempo-continuo.
8. Elementi di elettronica digitale
Richiami sui dispositivi digitali: dalle porte logiche ai flip-flop SR, JK, D, T e tecnologia delle porte logiche (dai DRL ai CMOS).
Circuiti digitali combinatori e sequenziali: esempi (multiplexer, decoder, latch, registri, contatori, sommatore seriale), anti-bounce, divisori di frequenza, problemi di jitter.
Logica cablata e introduzione ai circuiti a logica programmata (FPGA).
9. Elementi di elettronica applicata (questa parte, distribuita sull'intero corso, comprende riferimenti applicativi)
• Sensori: Sensori e trasduttori, segnale generato da vari tipi di trasduttori, segnali standard e modelli. Sensori resistivi, LVDT, capacitivi, ad effetto Hall, piezoelettrici, termocoppia, fotomoltiplicatori, encoder assoluti e relativi, …
• Attuatori: relè, relè a stato solido (SSR), solenoidi (l’altoparlante), motori elettrici in dc, motori passo-passo, motori piezoelettrici.
• Tecnologie per lo sviluppo di sistemi di acquisizione e controllo: front-end (single-ended e differenziale), condizionamento (elaborazione analogica). Richiami sui convertitori A/D e convertitori D/A, conversione mediante PWM. Scelta del convertitore. Conversione sequenziale e simultanea. Circuiti di pilotaggio (drivers).
• Il rumore nei sistemi di acquisizione (rumore man made): disturbi e rumore d’interferenza, accoppiamento galvanico, capacitivo, induttivo. Tecniche di soppressione del rumore: isolamento galvanico, dispositivi opto-isolati, collegamenti di massa e messa a terra, schermatura, scelta dei cavi elettrici.
• Esempi di circuiti analogico/digitale: misuratori di tempo, phase-locked loop (PLL), generatori DDS, misura di carica.
• Cenni sui dispositivi elettronici per la elaborazione numerica sequenziale: dal microprocessore al sistema embedded, applicazioni con Arduino.
• Codice ASCII, trasmissione dati seriale (standard RS232 e RS485) e parallelo. Trasmissione punto-punto, multi-drop, master-slave, standard LVDS. Coding and error detection. Cenni sulla Modulazione e demodulazione.
Testi consigliati (Eventuali dispense o capitoli di testo(*) saranno consegnate durante il corso)
1. Pasquale Ottonello, Giuliano Vallini – Elettronica Applicata – Jackson Libri. (*) (progetto di sistemi di condizionamento e acquisizione)
2. Cupido, Lotti - Elettronica Generale – Editore Cupido, Vol. 1 e Vol. 2 (*) (Teoria di base dei dispositivi a giunzione e prima applicazioni)
3. Enrico Sacchi, Giuseppe Biondo - Elettronica Applicata – HOEPLI (Applicazioni dell'elettronica nei sistemi)
4. P.Horowitz, W.Hill - The Art of Electronics Cambridge University Press.
5. J.Millman, C.C.Halkias - Microelettronica - Boringhieri, 1978 (Dispositivi a semiconduttore, vd. capitoli 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 19).
Ausiliari o facoltativi
6. A. S. Sedra, K. C. Smith – Microelectronics Circuit – Oxford University Press.
7. R.C. Jaeger – Microelectronics Circuit Design – Irwin McGraw-Hill
8. Dispense di laboratorio del Prof A.Nigro: Lezioni del corso di Laboratorio di Segnali e Sistemi
|