Insegnamento LABORATORIO DI ELETTRONICA E TECNICHE DI ACQUISIZIONE DATI

Nome del corso di laurea Fisica
Codice insegnamento A001104
Curriculum Comune a tutti i curricula
Docente responsabile Igor Neri
Docenti
  • Igor Neri
  • Emanuele Fiandrini (Codocenza)
Ore
  • 67 Ore - Igor Neri
  • 7 Ore (Codocenza) - Emanuele Fiandrini
CFU 7
Regolamento Coorte 2019
Erogato Erogato nel 2021/22
Erogato altro regolamento
Attività Caratterizzante
Ambito Sperimentale e applicativo
Settore FIS/01
Periodo Primo Semestre
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Tipo attività Attività formativa monodisciplinare
Lingua insegnamento ITALIANO
Contenuti Elementi di teoria dei segnali; Introduzione ai sistemi digitali e di acquisizione dati; Elementi di elettronica analogica e digitale.
Testi di riferimento Slides fornite dal docente; Per approfondimenti: Microelectronics (J. Millman); Teoria dei segnali (M. Luise, G. M. Vitetta)
Obiettivi formativi Obiettivo principale del corso consiste nel fornire agli studenti le basi e le tecniche per affrontare lo studio di sistemi analogici e digitali complessi e delle loro prestazioni in termini di costo, velocità, consumo energetico, resistenza a rumore o disturbi esterni, e la loro progettazione in funzione della soluzione di semplici problemi fisici. Gli studenti saranno inoltre in grado di programmare in linguaggio HDL semplici sistemi logici o macchine a stati finiti.
Prerequisiti I contenuti del corso "Laboratorio di elettromagnetismo ed ottica" sono considerati altamente propedeutici ai fini di comprendere ed assimilare gli argomenti trattati in questo corso. In aggiunta a questo, per i medesimi fini, è consigliata una preparazione di base nei seguenti argomenti: Calcolo discreto (serie numeriche); Calcolo infinitesimale (limiti, derivazione, integrazione); Elettromagnetismo classico; Elettronica elementare; Elementi di base di programmazione; Elementi di base di statistica e tecniche di analisi dati.
Metodi didattici Il corso prevede: 14 ore di lezione frontale, in cui saranno affrontati gli elementi teorici del programma ed introdotte le esperienze di laboratorio. 60 ore di esercitazioni in laboratorio divise in sessioni di 5 ore ciascuna. Durante le esercitazioni, gli studenti saranno divisi in gruppi di lavoro indicativamente composti da 3 componenti e dovranno affrontare e risolvere preferibilmente in maniera assistita un problema fornito dal docente, anche in più sessioni di laboratorio, utilizzando dispositivi hardware e software specializzati. Per ogni argomento affrontato nelle esercitazioni, è richiesta da parte del gruppo di lavoro la stesura di un documento tecnico che riporti i dettagli del problema, delle metodologie, dell'analisi dati e dei risultati ottenuti. I documenti tecnici verranno valutati e discussi in sede d'esame.
Altre informazioni La frequenza delle attività in laboratorio è obbligatoria per almeno il 70% delle attività complessive.
Modalità di verifica dell'apprendimento L'esame prevede una prova orale finalizzata ad accertare il livello di conoscenza e comprensione raggiunto dallo studente sui contenuti indicati nel programma. E` prevista all'inizio dell'esame l'esposizione di un elaborato tecnico prodotto in modo autonomo o in gruppo dallo studente su una delle esperienze pratiche effettuate in laboratorio. Saranno valutate le capacità di sintesi e di organizzazione autonoma dell'esposizione del problema e delle metodologie applicate, nonché la capacità di contestualizzare lo studio del problema proposto all'interno dei contenuti teorici introdotti nelle lezioni con opportuna proprietà di linguaggio.
Programma esteso Concetti di segnale e rumore. Introduzione a semplici sistemi di acquisizione dati. Trigger. Conversione analogico/digitale. Cenni su semiconduttori, giunzioni p-n, transistors. Amplificatori operazionali, semplici montaggi e circuiti. Porte logiche, algebra booleana, aritmetica binaria. Famiglie logiche. Sistemi digitali; Field Programmable Gate Arrays; cenni di programmazione HDL. Segnali periodici e aperiodici. Sviluppo in serie di Fourier. Equazioni di analisi e sintesi. Spettro di ampiezza e fase di un segnale. Spettro di potenza di un segnale. Teorema di Parseval. Banda e durata di un segnale. Filtri in frequenza. Segnali a tempo discreto. Teorema di Nyquist. Aliasing. Introduzione a dispositivi utilizzati nelle esperienze di laboratorio. Introduzione alla programmazione di microcontrollori.
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