35148 - ELETTRONICA PER L'ELABORAZIONE ANALOGICA DEL SEGNALE LM

Anno Accademico 2023/2024

  • Docente: Sergio Callegari
  • Crediti formativi: 6
  • SSD: ING-INF/01
  • Lingua di insegnamento: Italiano
  • Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza
  • Campus: Cesena
  • Corso: Laurea Magistrale in Ingegneria elettronica e telecomunicazioni per l'energia (cod. 8770)

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede conoscenze utili al progetto di moduli e sistemi elettronici analogici per la sintesi e l'elaborazione del segnale. In particolare: - Possiede competenze utili a progettare una varietà di moduli di sintesi di segnale, quali oscillatori sinusoidali e a rilassamento, generatori per alcune classi di forme d'onda complesse e aperiodiche, oscillatori a cristallo, temporizzatori e monostabili; - È in grado di progettare moduli per l'elaborazione del segnale con approccio tempo-continuo e tempo-discreto e in particolare sa progettare sistemi analogici a capacità e a correnti commutate; - Possiede elementi per la sintesi di segnali discreti nei livelli, utili per: il controllo di potenza ad elevata efficienza energetica; come rappresentazione intermedia nella conversione di formato; in sistemi di sintesi di frequenza quali PLL frazionari.

Contenuti

  • Introduzione all'elaborazione e alla sintesi di segnale tramite circuiti analogici
  • Progetto di circuiti per la generazione di segnale
    • Strumenti di analisi e sintesi di oscillatori quasi sinusoidali
    • Oscillatori al quarzo
    • Oscillatori a rilassamento
      • Multivibratori astabili
      • Multivibratori monostabili e timer
    • Circuiti per la generazione di segnali aperiodici e caotici
    • Introduzione ai Phase-Locked-Loop (se le tempistiche del corso lo consentono)
  • Blocchi funzionali analogici non lineari
    • circuiti logaritmici e antilogaritmici
    • circuti di rettifica e per la realizzazione di funzioni lineari a tratti
    • moltiplicatori
  • Tecniche di progetto di circuiti di elaborazione del segnale senza resistori
    • Architetture gm-C
    • Circuiti analogici tempo-discreti
      • Considerazioni generali
      • Circuiti a capacità commutate
      • Circuiti a correnti commutate
  • Tecniche di modulazione per la sintesi di segnali a bassa profondità di codifica, discreti nei valori
    • Modulazioni PWM e PDM
    • Modulazioni delta-sigma
      • Applicazioni nella codifica di forme d'onda
      • Applicazioni nella conversione di potenza ad alta efficienza energetica

Testi/Bibliografia

Il principale materiale scritto a cui gli studenti devono fare riferimento consiste negli appunti presi a lezione. Il corso infatti presenta e compendia diversi argomenti e pertanto non è possibile fare riferimento a un unico testo didattico.

Nell'ambito del corso verranno comunque indicati:

  • testi utili per l'approfondimento di temi specifici;
  • articoli recentemente apparsi su riviste scientifiche internazionali.

Inoltre, l'insegnante fornirà direttamente una parte di materiale didattico attraverso il sito AMS Campus, tra cui:

  • file PDF con le diapositive utilizzate durante le lezioni (ciascuno di questi file verrà reso disponibile solo dopo la lezione corrispondente)
  • codice dimostrativo per tutte le simulazioni e gli esperimenti svolti durante le lezioni;
  • documentazione relativa ai seminari che potranno essere inclusi nel corso;
  • articoli e altro materiale utile per approfondire la conoscenza su temi relativi al corso.

Alcuni testi che potrebbero risultare interessanti per un approfondimento dei concetti di base sono:

  1. L. O. Chua, C. A. Desoer, E. S. Kuh, "Linear and Nonlinear Circuits", Mc Graw Hill
  2. Calzolari P. Ugo, Graffi Sergio, “Elementi di Elettronica”, Zanichelli
  3. A. V. Oppenheim, R. W. Schafer, “Discrete Time Signal Processing”, Prentice-Hall
  4. A. Antoniu, “Digital Filters: Analysis, Design and Applications”, McGraw-Hill

Metodi didattici

Il corso consiste in:

  • lezioni teoriche svolte in aula;
  • dimostrazioni al computer;
  • esercizi svolti in aula.

Durante il corso gli studenti vengono invitati a ideare con l'aiuto del docente un piccolo progetto e a svilupparlo utilizzando metodi formali, simulazione ed eventualmente anche prototipazione e misure in laboratorio. Su tale progetto sono poi invitati a produrre un piccolo elaborato. Questa attività è facoltativa.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica del livello di competenza raggiunto avviene mediante esame finale orale.

L'esame è volto a verificare sia la comprensione degli aspetti teorici del corso, sia l'acquisita capacità di impiegarli per risolvere problemi pratici. Si compone dunque di tre quesiti, di cui due incentrati su aspetti teorici e uno, di natura più applicativa, in cui viene richiesto di impostare la soluzione di un problema di analisi o di rprogetto.

Se il numero di studenti partecipanti al corso dovesse essere maggiore di 25, l’esame orale finale potrebbe venire sostituito con una prova scritta.

Potendo contare su un esame orale, gli studenti che lo desiderano possono sostituire il quesito applicativo dell’esame orale con la discussione di una tesina da loro redatta su un argomento a scelta tra quelli del corso.

Strumenti a supporto della didattica

Durante il corso si farà uso di:

  • Personal computer e software di simulazione/design-assistito per la dimostrazione dei concetti esposti
    • Simulatori a livello di circuito (tipo Spice: LT Spice)
    • Simulatori a livello di sistema (tipo Matlab/Simulink: Scilab/Xcos; basati su codice Python: scipy)
    • Strumenti di supporto al progetto (basati su codice Python: scipy, pydsm)
  • Videoproiettore e diapositive

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Sergio Callegari

SDGs

Energia pulita e accessibile Imprese innovazione e infrastrutture

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.