ID:
20633
Tipo Insegnamento:
Obbligatorio
Durata (ore):
60
CFU:
6
Url:
FISICA/PERCORSO COMUNE Anno: 2
Anno:
2024
Dati Generali
Periodo di attività
Primo Semestre (16/09/2024 - 20/12/2024)
Syllabus
Obiettivi Formativi
Fornire agli studenti le conoscenze di base di elettronica digitale e analogica, funzionamento dei microcontrollori, trasduttori e fornire gli strumenti per la progettazione di sistemi di misura e acquisizione dati.
Gli studenti acquisiranno le capacità per comprendere e progettare tutte le parti che compongono un setup di test sperimentale, a partire dalla misura di grandezze fisiche con trasduttori e/o rivelatori di eventi fisici specifici per arrivare all'acquisizione dei dati su PC.
Gli studenti acquisiranno conoscenze base sul principio fisico di funzionamento di semplici trasduttori per la misura di una grandezza fisica in segnale elettrico analogico.
Gli studenti saranno in grado di progettare semplici circuiti analogici per il trattamento del segnale analogico, per esempio eliminazione del rumore, amplificazione del segnale, accoppiamento elettrico con altri dispositivi.
Gli studenti conosceranno come digitalizzare un segnale analogico e saranno quindi in grado di progettare semplici circuiti digitali per la trattazione del segnale digitale. In questa fase saranno in grado di gestire smistatori si segnali, contatori e registri a scorrimento.
Nell'ambito della programmazione di microcontrollori e con le conoscenze di elettronica digitale, impareranno a progettare firmware per l'elaborazione dei segnali digitali con i microcontrolli al posto dei circuiti digitali.
Nell'ambito dell'argomento acquisizione dati, gli studenti saranno in grado di definire e utilizzare protocolli di comunicazione standard (seriale, udp etc etc) al fine di trasferire le informazioni dai microcontrollori, o apparati elettronici commerciali, al PC per l'analisi e l'archiviazione dei dati.
Gli studenti acquisiranno le capacità per comprendere e progettare tutte le parti che compongono un setup di test sperimentale, a partire dalla misura di grandezze fisiche con trasduttori e/o rivelatori di eventi fisici specifici per arrivare all'acquisizione dei dati su PC.
Gli studenti acquisiranno conoscenze base sul principio fisico di funzionamento di semplici trasduttori per la misura di una grandezza fisica in segnale elettrico analogico.
Gli studenti saranno in grado di progettare semplici circuiti analogici per il trattamento del segnale analogico, per esempio eliminazione del rumore, amplificazione del segnale, accoppiamento elettrico con altri dispositivi.
Gli studenti conosceranno come digitalizzare un segnale analogico e saranno quindi in grado di progettare semplici circuiti digitali per la trattazione del segnale digitale. In questa fase saranno in grado di gestire smistatori si segnali, contatori e registri a scorrimento.
Nell'ambito della programmazione di microcontrollori e con le conoscenze di elettronica digitale, impareranno a progettare firmware per l'elaborazione dei segnali digitali con i microcontrolli al posto dei circuiti digitali.
Nell'ambito dell'argomento acquisizione dati, gli studenti saranno in grado di definire e utilizzare protocolli di comunicazione standard (seriale, udp etc etc) al fine di trasferire le informazioni dai microcontrollori, o apparati elettronici commerciali, al PC per l'analisi e l'archiviazione dei dati.
Prerequisiti
Nozioni acquisite nel corso di Analisi I.
Sistemi di numerazione, numeri complessi, funzioni trigonometriche, derivate, integrali, studio di funzioni.
Sistemi di numerazione, numeri complessi, funzioni trigonometriche, derivate, integrali, studio di funzioni.
Metodi didattici
Lezioni teoriche/esercitazioni.
Verifica Apprendimento
Le abilità nella comprensione dei contenuti del corso viene valutata durante le esperienze pratiche di laboratorio.
Le conoscenze teoriche e le abilità acquisite durante le esperienze saranno poi valutate con un esame orale.
Le conoscenze teoriche e le abilità acquisite durante le esperienze saranno poi valutate con un esame orale.
Testi
J. Millman, "Circuiti e sistemi microelettronici"
Horowitz & Hill, "The Art of Electronics"
Dispense fornite dal Docente
Horowitz & Hill, "The Art of Electronics"
Dispense fornite dal Docente
Contenuti
MODULO: Laboratorio di Elettronica (60 ore)
Introduzione generale. 3 ore
3 ore teoria
Panoramica sui setup sperimentali e loro composizione.
Introduzione generale al microcontrollore per l’individuazione dei principali componenti elettronici di base digitali e analogici presenti sul chip. Questa analisi preliminare consentire di avere una mappa di riferimento dei dispositivi che saranno studiati nel dettaglio nelle lezioni dedicate.
Elettronica digitale. 27 ore
6 ore teoria + 6 ore di laboratorio
Algebra di Boole. Porte logiche fondamentali. Tavole della verità, variabili e funzioni logiche. Semplificazione delle funzioni logiche con le mappe di Karnaugh. Porte universali e loro applicazioni.
Logica combinatoria: circuito di abilitazione, TRUE/FALSE, MUX, DEMUX, comparatori, codificatori e convertitori.
6 ore teoria + 6 ore di laboratorio
Logica sequenziale e modello di macchina a stati finiti. Cella di memoria, Flip Flop Set Reset, JK, contatori e registri a scorrimento. Cenni
3 ore teoria
Uscite Totem Pole, Open Collector e Three state. Bus di comunicazione. Cenni sulla comunicazione digitale.
Esempi di applicazioni: introduzione dati da tastiera, circuiti per la somma e la differenza, comunicazione dati tramite bus, misure di tempi e frequenze di segnali TTL.
Elettronica Analogica. 30 ore
3 ore teoria
Grandezze analogiche, trasformata di Fourier, numeri complessi.
6 ore teoria + 3 ore di laboratorio
Blocchi analogici, principali bipoli ideali e reali, legge di Ohm.
Reti elettriche in regime continuo: teoremi di Kirchhoff, di Thevenin, principio di sovrapposizione.
6 ore teoria + 3 ore di laboratorio
Gli elementi reattivi: condensatore e induttanza e loro funzionamento in risposta a un gradino.
Reti elettriche in regime sinusoidale, impedenza, rappresentazione delle grandezze sinusoidali con i vettori di Fresnel.
Filtri e funzioni di trasferimento.
3 ore teoria + 3 ore di laboratorio
L'amplificazione, gli amplificatori operazionali, la retroazione. AO in connessione invertente e non, AO come inseguitore di tensione e le loro principali applicazioni.
3 ore teoria
Conversioni ADC - DAC
Introduzione generale. 3 ore
3 ore teoria
Panoramica sui setup sperimentali e loro composizione.
Introduzione generale al microcontrollore per l’individuazione dei principali componenti elettronici di base digitali e analogici presenti sul chip. Questa analisi preliminare consentire di avere una mappa di riferimento dei dispositivi che saranno studiati nel dettaglio nelle lezioni dedicate.
Elettronica digitale. 27 ore
6 ore teoria + 6 ore di laboratorio
Algebra di Boole. Porte logiche fondamentali. Tavole della verità, variabili e funzioni logiche. Semplificazione delle funzioni logiche con le mappe di Karnaugh. Porte universali e loro applicazioni.
Logica combinatoria: circuito di abilitazione, TRUE/FALSE, MUX, DEMUX, comparatori, codificatori e convertitori.
6 ore teoria + 6 ore di laboratorio
Logica sequenziale e modello di macchina a stati finiti. Cella di memoria, Flip Flop Set Reset, JK, contatori e registri a scorrimento. Cenni
3 ore teoria
Uscite Totem Pole, Open Collector e Three state. Bus di comunicazione. Cenni sulla comunicazione digitale.
Esempi di applicazioni: introduzione dati da tastiera, circuiti per la somma e la differenza, comunicazione dati tramite bus, misure di tempi e frequenze di segnali TTL.
Elettronica Analogica. 30 ore
3 ore teoria
Grandezze analogiche, trasformata di Fourier, numeri complessi.
6 ore teoria + 3 ore di laboratorio
Blocchi analogici, principali bipoli ideali e reali, legge di Ohm.
Reti elettriche in regime continuo: teoremi di Kirchhoff, di Thevenin, principio di sovrapposizione.
6 ore teoria + 3 ore di laboratorio
Gli elementi reattivi: condensatore e induttanza e loro funzionamento in risposta a un gradino.
Reti elettriche in regime sinusoidale, impedenza, rappresentazione delle grandezze sinusoidali con i vettori di Fresnel.
Filtri e funzioni di trasferimento.
3 ore teoria + 3 ore di laboratorio
L'amplificazione, gli amplificatori operazionali, la retroazione. AO in connessione invertente e non, AO come inseguitore di tensione e le loro principali applicazioni.
3 ore teoria
Conversioni ADC - DAC
Lingua Insegnamento
ITALIANO
Corsi
Corsi
FISICA
Laurea
3 anni
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Persone
Persone (4)
Docenti
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