Insegnamento
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CFU
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SSD
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Ore Lezione
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Ore Eserc.
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Ore Lab
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Ore Studio
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Attività
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Lingua
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1022909 -
TEORIA DEI CIRCUITI I
(obiettivi)
CONOSCENZA E COMPRENSIONE. Attraverso l’introduzione delle nozioni di base riguardanti l’analisi dei circuiti elettrici lineari e tempo-invarianti (permanenti), con particolare riferimento sia ai problemi di elaborazione di segnali e informazione sia all’elettrotecnica di potenza, lo studente acquisirà capacità di comprensione rispetto a temi d’avanguardia nel proprio campo di studio, relativamente ai circuiti e agli algoritmi in applicazioni industriali e ICT. CAPACITÀ APPLICATIVE. Al termine del corso lo studente sarà dotato di una preparazione di base che consentirà la comprensione dei fenomeni connessi alla modellistica circuitale e alla produzione, trasmissione e utilizzo dell’energia elettrica. Sarà dunque in grado di applicare le conoscenze acquisite in modo adeguato per applicare tecniche e metodi di analisi e soluzione nell’ambito del proprio campo di studi con riferimento all’ingegneria dell’informazione. AUTONOMIA DI GIUDIZIO. Il corso mira a fornire la capacità di analisi dei circuiti elettrici lineari e permanenti, propedeutica alle successive tematiche riguardanti la teoria dei circuiti lineari e non lineari, l’elettronica e le telecomunicazioni. In questo modo lo studente raccoglierà e interpreterà le nozioni fornite al fine di determinare giudizi in forma autonoma anche per la prosecuzione del suo percorso di studi.
ABILITÀ DI COMUNICAZIONE. Il corso illustra i metodi fondamentali per la modellistica e l’analisi dei circuiti elettrici lineari e tempo-invarianti (permanenti). Particolare risalto è dato agli aspetti applicativi e a quelli di intersezione con le tipiche attività professionali di un ingegnere dell’informazione. A valle di tale insegnamento, lo studente sarà pertanto in grado di comunicare le informazioni acquisite e la consapevolezza delle problematiche esistenti a interlocutori specialisti e non specialisti nel mondo della ricerca e del lavoro, in cui svilupperà le sue successive attività didattiche, scientifiche e professionali.
CAPACITÀ DI APPRENDERE. La metodologia didattica implementata nell’insegnamento, basata sulla rigorosa definizione del modello di riferimento, richiede di affrontare in modo propositivo e con una metodologia solida e ben definita problematiche tecnico-scientifiche mai viste prima, così da riuscire a sviluppare le competenze necessarie per intraprendere gli studi successivi con un alto grado di autonomia. In particolare, l’uso di trasformazioni tra diversi domini (Trasformata di Laplace, Trasformata di Fourier, Fasori) migliora la capacità di comprensione e generalizzazione delle tematiche affrontate.
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FRATTALE MASCIOLI FABIO MASSIMO
( programma)
- Introduzione (4 ore) obbiettivi del corso, definizione del circuito elettrico a costanti concentrate, derivazione del modello circuitale dalle equazioni di Maxwell.
- Elementi ideali costituenti i circuiti (6 ore) Bipoli e reti due-porte (simboli, relazioni costitutive e proprietà), caratterizzazione energetica, leggi equilibrio di Kirchhoff, proprietà generali (linearità, tempo-invarianza, reciprocità, passività, causalità), incongruenze dovute al processo di idealizzazione, connessione elementari tra bipoli (connessioni serie parallelo, partitore di tensione e di corrente), configurazioni di Thevenin e di Norton, alcune equivalenze elettriche. Esempi
- Proprietà topologiche del modello circuitale (5 ore) Grafo orientato associato ad un circuito (nozioni di ramo, nodo, taglio, maglia, albero, co-albero, taglio fondamentale e maglia fondamentale), sottoinsiemi di variabili indipendenti, proprietà topologiche, leggi di equilibrio e loro legame, conservazione della potenza o ortogonalità dei vettori tensione e corrente, teorema di Tellegen, dualità del modello circuitale. Esempi
- Metodi di analisi circuitale (8 ore) Schema concettuale dell’analisi circuitale, metodo su base tagli e sue estensioni, metodo dei Nodi e sue estensioni, metodo delle Maglie e sue estensioni, cenni ad altri metodi, forma del sistema risolvente. Esempi ed esercizi
- Analisi dei circuiti con memoria (10 ore) I circuiti con memoria, analisi nel tempo (approccio analitico), funzioni di eccitazioni tipiche (gradino, impulso, altre distribuzioni, sinusoidi), la trasformazione di Laplace (definizione e proprietà), trasformazione di funzioni di interesse, il circuito fittizio nel dominio di Laplace (trasformazione delle relazioni costitutive e delle leggi di kirchhoff), l’analisi circuitale nel dominio simbolico di Laplace, considerazioni sulle condizioni iniziali del circuito, le operazioni di trasformazione e di anti-trasformazione (sviluppo in frazioni parziali, calcolo di poli e residui). Esempi ed esercizi
- Funzioni di rete (6 ore) La risposta completa di un circuito, classificazione delle funzioni di rete (immettenze e funzioni di trasferimento), proprietà algebriche delle funzioni di rete, risposta impulsiva e convoluzione, condizione necessaria e sufficiente di stabilità asintotica di un circuito, accertamento della stabilità, aspetti energetici legati alla stabilità (circuiti attivi e passivi), parti significative della risposta di un circuito (risposta libera e forzata, risposta transitoria e permanente). Esempi ed esercizi
- Caratterizzazione esterna dei circuiti (5 ore) Bipoli disattivati, il teorema di sostituzione, i teoremi di Thevenin e di Norton. Esempi ed esercizi
- Regime permanente sinusoidale (10 ore) Ipotesi di esistenza, risposta al regime permanente, fasori associati alle grandezze sinusoidali, analisi col metodo dei fasori, aspetti energetici in regime permanente (potenza istantanea, attiva, complessa, apparente, reattiva), principio di conservazione della potenza complessa, espressione di potenza attiva e reattiva per i componenti di un circuito, bilancio energetico, rifasamento di un carico reattivo, trasferimento di potenza attiva in un bipolo ( condizioni di massimo trasferimento, rendimento energetico). Esempi ed esercizi
- Analisi in frequenza (6 ore) Trasformazione di Fourier (definizione proprietà, alcune trasformate notevoli, anti-trasformazione), legami tra Laplace e Fourier, uso della trasformata di Fourier per l’analisi in frequenza (risposta in frequenza, risposta in ampiezza e fase), risposte in frequenza di filtri elementari del primo ordine (passa-basso e passa-alto), studio in frequenza di circuiti risonanti del secondo ordine (RLC parallelo e RLC serie). Esempi ed esercizi
G. Martinelli, M. Salerno, "Fondamenti di elettrotecnica" Vol. I, e Vol. II, Ed. Siderea, Roma.
M. Panella, A. Rizzi, "Esercizi di Elettrotecnica", Ed. Esculapio.
Dispense a cura del docente.
(Date degli appelli d'esame)
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6
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ING-IND/31
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24
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36
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Attività formative affini ed integrative
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ITA |
1015384 -
FONDAMENTI DI AUTOMATICA
(obiettivi)
Scopo del corso è introdurre ai concetti di modellistica e ai principali metodi di studio dei sistemi dinamici orientati, con particolare riferimento alla classe dei sistemi lineari e stazionari, a tempo continuo e a tempo discreto, nonché illustrare le principali tecniche di sintesi di sistemi di controllo lineari per sistemi dinamici aventi modello lineare o linearizzabile mediante approssimazione. Le tecniche introdotte si riferiscono sia a sintesi di controllori continui, implementabili mediante semplici architetture elettroniche o elettro-meccaniche, che a controllori numerici ottenuti per via indiretta, ossia mediante approssimazione discreta di controllori continui, e per via diretta, a partire dalla rappresentazione esatta del sistema campionato. Gli studenti, al superamento dell'esame, avranno acquisito sufficienti conoscenze per quanto concerne la modellistica di sistemi fisici da diversi settori disciplinari (elettrico, meccanico, elettronico, economico, ambientale, gestionale, ecc.), con particolare riferimento ai casi lineari e alla approssimazione lineare di sistemi non lineari, la loro analisi dinamica, con caratterizzazione delle evoluzioni libere e forzate, le relazioni ingresso-uscita e i tipi di comportamento, le proprietà strutturali per l'analisi delle relazioni ingresso-stato-uscita, la stabilità . Essi saranno in grado di ricavare il modello matematico di sistemi fisici da diversi settori disciplinari (elettrico, meccanico, elettronico, economico, ambientale, gestionale, ecc.) nella rappresentazione con lo spazio di stato o come relazione ingresso-uscita; saranno in grado di analizzarne le caratteristiche dinamiche, determinandone il comportamento in funzione degli ingressi e delle condizioni iniziali; sapranno studiarne la stabilità; potranno essere in grado di ricavare informazioni sul comportamento del sistema, effettuare previsioni, identificare parametri, migliorando la conoscenza del sistema modellato. Conosceranno le principali tecniche di sintesi di sistemi di controllo lineari, a tempo continuo e a tempo discreto e sapranno scegliere, in funzione del problema dato, delle informazioni disponibili e delle specifiche poste, la migliore tecnica che consente di giungere alla soluzione più efficiente. Saranno inoltre in grado di predisporre lo schema a blocchi del sistema controllato individuando le grandezze da misurare. In alcuni casi sapranno fare riferimento a schemi realizzativi, analogici o digitali, di implementazione. Essi, inoltre, saranno in grado di: analizzare le specifiche per un sistema di controllo; definire lo schema del controllore, dalla misura all'azione di controllo; progettare un controllore, secondo la procedura più opportuna in funzione dell'oggetto e degli obiettivi; scegliere il dominio del tempo più opportuno per una più semplice ed efficace implementazione; effettuare delle simulazioni numeriche per verificare la rispondenza ai requisiti; individuare i dispositivi che possono realizzare il controllore sintetizzato.
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DI GIAMBERARDINO PAOLO
( programma)
1. Rappresentazioni con lo spazio di stato, a dimensione finita, lineari e stazionarie 2. Caratteristiche dinamiche dell'evoluzione nel tempo: evoluzione libera e modi naturali 3. Caratteristiche dinamiche dell'evoluzione nel tempo: effetti del forzamento 4. Proprietà strutturali 5. Il problema della realizzazione 6. Fondamenti di teoria della stabilità 7. Sistemi interconnessi 8. Introduzione al controllo a controreazione e sue proprietà 9. Metodi di analisi e di sintesi basati sulla risposta armonica 10. Metodi di analisi e di sintesi basati sul luogo delle radici 11. Tecniche di sitesi diretta 12. Sintesi nel dominio del tempo 13. Applicazioni di sistemi di controllo
Testi consigliati
Lezioni 1. S. Monaco, Sistemi Lineari Elementi di Analisi, Soc. Editrice Esculapio 2. A. Isidori, Sistemi di Controllo, I vol. Siderea Esercitazioni 1. C. Gori Giorgi, S. Monaco, S. Battilotti e S. Di Gennaro, Esercizi e complementi di teoria dei sistemi, Ed. La Goliardica 2. L. Lanari, G. Oriolo: Controlli Automatici - Esercizi di Sintesi, EUROMA-La Goliardica Riferimenti suggeriti/alternativi
M. Basso, L. Chisci, P. Falugi, Fondamenti di Automatica, Città Studi Edizioni G. Celentano, L. Celentano, Fondamenti di dinamica dei Sistemi, EdiSES G. Celentano, L. Celentano, Elementi di Controlli Automatici, vol. III, EdiSES R.C. Dorf, R.H. Bishop: Controlli Automatici, Pearson Addison-Wesley G.F. Franklin, J.D. Powell, A.Emami-Naeini, Controllo a retroazione, voll. I e II, EdiSES A. Giua, C. Seatzu, Analisi dei sistemi dinamici, Springer N.S. Nise, Controlli Automatici, Città Studi Edizioni
(Date degli appelli d'esame)
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9
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ING-INF/04
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36
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54
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Attività formative caratterizzanti
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ITA |
1021955 -
ELETTRONICA I
(obiettivi)
Il corso intende fornire le conoscenze generali di un sistema elettronico inteso come sistema di elaborazione di informazioni. Per i circuiti analogici l’attenzione viene posta sul concetto di guadagno per i vari tipi di amplificatori, e sui limiti applicativi dovuti a banda passante, potenza e rumore. Per i circuiti digitali ci si concentra sulle porte logiche fondamentali e sulle caratteristiche di robustezza, velocità di elaborazione e consumo di potenza. Capacità applicative. Gli studenti saranno in grado di analizzare sistemi elettronici semplici e di individuarne il comportamento anche in presenza di elementi capacitivi. Saranno inoltre capaci di analizzare i blocchi costitutivi di circuiti analogici integrati. Per quanto riguarda i sistemi digitali, gli studenti avranno gli elementi base per progettare semplici sistemi digitali a vari livelli di astrazione (gate e circuito) e per identificare la tecnologia implementativa più adatta al caso di progetto specifico ABILITÀ DI COMUNICAZIONE. L’esame orale verifica lo sviluppo delle abilità comunicative e organizzative. CAPACITÀ DI APPRENDERE. La prova scritta verifica la capacità degli studenti di estrarre dai testi di riferimento le informazioni necessarie a svolgere un particolare problema di analisi o progetto di circuiti elettronici.
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SCOTTI GIUSEPPE
( programma)
Struttura di un sistema elettronico Evoluzione della microelettronica e dei suoi prodotti. Approccio top-down: specifiche di un sistema elettronico. Ingresso, uscita ed elaborazione, sincronizzazione ed alimentazione. Concetto di: banda, dinamica, potenza dissipata, rumore. Amplificatori e contro-reazione Richiami ai circuiti lineari. Amplificatori ideali e non ideali. Circuiti equivalenti. Reti a singola costante di tempo. Amplificatori Operazionali: Schema a blocchi, Configurazione invertente e non invertente, Effetto del guadagno finito. Amplificatore differenziale, amplificatore per strumentazione, sommatore, integratore e derivatore. Dispositivi e circuiti elettronici Semiconduttori e loro drogaggio. Giunzione p-n: equazione della corrente. Circuiti rettificatori e limitatori Struttura e principio di funzionamento del transistore MOS. Transistori MOS: polarizzazione e loro uso come amplificatori. Retta di carico statico e dinamica. Amplificatore a source comune. Amplificatori NMOS con carico ad arricchimento. Specchio di corrente semplice con transistori MOS Amplificatori CMOS. Evoluzione e problematiche dell’elettronica digitale. Fasi della progettazione digitale: specifica, disegno, sintesi, realizzazione, verifica, documentazione. Metodi per la sintesi combinatoria e sequenziale Segnali e variabili logiche, algebra di Boole, tavole di verità e forme canoniche delle funzioni logiche. L'invertitore, le porte logiche fondamentali e il Teorema di De Morgan. Funzioni digitali combinatorie, metodi per la sintesi combinatoria. Componenti combinatori e sequenziali fondamentali: decoder, multiplexer, adder, latch, flip-flop, registro, RAM, ROM, trigger di Schmitt. Macchine sequenziali sincrone: modelli, rappresentazioni e tecniche per la sintesi. Esercizi di progetto ed esercitazioni Sviluppo di un caso di studio sul progetto di componenti digitali. Famiglie logiche Modelli dei dispositivi MOSFET per applicazioni digitali. Famiglie logiche NMOS e CMOS: - Caratteristiche statiche; - Caratteristiche dinamiche; - Consumo di potenza; - Gate fondamentali.
• Testo di riferimento: F. Centurelli, A. Ferrari, “Fondamenti di Elettronica”, Zanichelli 2016. • Altri testi consigliati: 1. S. Sedra, K. Smith, “Circuiti per la Microelettronica”, Edizioni Ingegneria 2000 2. M. Olivieri, “Note sulla Progettazione dei Sistemi VLSI Digitali - Volume 1: Introduzione all'Elettronica Digitale”, Ed. EDISES, Napoli, 2004 3. M. Olivieri, “Note sulla Progettazione dei Sistemi VLSI Digitali - Volume 3: Esercizi”, Ed. EDISES, Napoli, 2008 4. P. Spirito, “Elettronica digitale”, Editore Mc Graw Hill • Dispense e lucidi del corso disponibili presso il docente
(Date degli appelli d'esame)
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9
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ING-INF/01
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36
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54
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Attività formative caratterizzanti
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ITA |
1022914 -
TRASMISSIONE NUMERICA
(obiettivi)
Al termine del corso lo studente è in grado di analizzare e progettare un sistema di trasmissione numerica nei suoi molteplici aspetti come modulazione, controllo di errore, e trasmissione a distanza, effettuata mediante i mezzi trasmissivi radio, cavo e fibra ottica, comprendendo altresì aspetti più generali come le tecniche di multiplazione, ed i fenomeni legati alla propagazione radiomobile, nonché gli aspetti teorici della teoria dell'informazione e del traffico, e quelli realizzativi inerenti alle reti cellulari, WiFi e digitale terrestre.
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6
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ING-INF/03
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24
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36
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Attività formative caratterizzanti
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ITA |
1041892 -
TEORIA DEI SEGNALI
(obiettivi)
Lo scopo del corso è quello di fornire alcuni concetti fondamentali di Probabilità, che sono alla base del ragionamento logico-matematico nelle situazioni di incertezza e casualità, caratterizzate da informazione incompleta. Lo studente è stimolato a sviluppare quelle capacità critiche che consentono dii affrontare anche problemi nuovi, oltre a quelli di routine, imparando a modellizzare diversi fenomeni in termini di "eventi" e "variabili aleatorie". In particolare, gli studenti devono impadronirsi di alcuni concetti di base relativi a calcolo delle probabilità, calcolo combinatorio, distribuzioni di probabilità discrete e continue. Tali conoscenze consentiranno di studiare i Segnali aleatori durante la seconda parte del corso.
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TEORIA DEI SEGNALI
(obiettivi)
generali - Il corso di teoria dei segnali intende fornire al discente le basi del calcolo delle probabilità e dell’analisi frequenziale di segnali certi e aleatori, assieme alle sue pratiche applicazioni nel contesto del filtraggio, della trasmissione numerica e delle tecniche di modulazione analogica. specifici - Nello specifico, a seguito del superamento della prova di esame il discente avrà acquisito la conoscenza e la comprensione degli aspetti riportati nella parte generale, - ivi compresa la loro applicazione ai contesti realizzativi di un sistema di telecomunicazione. - Il discente avrà dunque acquisito le competenze necessarie all’analisi frequenziale di segnali certi ed aleatori, ed alla loro applicazione nell’ambito delle tecniche di trasmissione numerica in banda base e di quelle di modulazione analogica, divenendo in grado di valutare la qualità di un sistema di telecomunicazione nei termini del relativo rapporto segnale rumore, e dei possibili peggioramenti introdotti dai dispositivi utilizzati e dal mezzo trasmissivo adottato. - Il superamento della prova di esame attesta il conseguimento da parte del discente di capacità critiche e di giudizio a riguardo delle prestazioni di un sistema di telecomunicazione, e lo svolgimento dell’elaborato di esame permette di valutare le sue capacità di comunicare quanto appreso. - Essendo un corso del secondo anno, si avvale delle competenze acquisite nel contesto degli insegnamenti di base precedentemente impartiti, innestando su questi una nuova una base comune di competenze di cui gli insegnamenti successivi possono trarre vantaggio. Per questo motivo si ritiene adeguato il contributo dato dal corso alla capacità del discente di proseguire lo studio in modo autonomo.
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9
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ING-INF/03
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36
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54
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Attività formative caratterizzanti
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ITA |