35148 - ELETTRONICA PER L'ELABORAZIONE ANALOGICA DEL SEGNALE LM

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
  • Oscillatori periodici
  • 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
    • Circuiti analogici riconfigurabili e programmabili
• 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
• Principi di base dell'analog-to-information conversion (se le tempistiche del corso lo consentono)

Testi/Bibliografia

Il principale materiale di riferimento per gli studenti è costituito dagli appunti presi a lezione. Il corso, infatti, affronta e integra una varietà di argomenti, rendendo impossibile adottare un singolo testo didattico come riferimento univoco.

Nel corso delle lezioni verranno comunque indicati:

• testi utili per l’approfondimento di temi specifici;
• articoli pubblicati di recente su riviste scientifiche internazionali.

Inoltre, il docente metterà a disposizione parte del materiale didattico tramite il sito “Virtuale”, tra cui:

• file PDF con le diapositive utilizzate durante le lezioni (ciascun file sarà reso disponibile solo dopo la relativa lezione);
• codice dimostrativo relativo alle simulazioni e agli esperimenti svolti durante le lezioni;
• documentazione relativa ai seminari che potranno essere inclusi nel corso;
• articoli e altro materiale utile per approfondire argomenti trattati nel corso.

Alcuni testi che possono risultare interesssanti per un approfondimento dei concetti di base sono:

1. L. O. Chua, C. A. Desoer, E. S. Kuh, “Linear and Nonlinear Circuits”, McGraw-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 si articola in:

• lezioni teoriche svolte in aula;
• dimostrazioni al computer;
• esercizi svolti in aula dal docente, alla lavagna o con il supporto di strumenti software.

Al termine del corso, come attività opzionale, gli studenti sono incoraggiati a ideare, con la guida del docente, un piccolo progetto da sviluppare utilizzando metodi formali e simulazioni. In alcuni casi, si è arrivati anche alla prototipazione e alla fase di misura. Gli studenti sono infine invitati a redigere un breve elaborato che descriva il progetto svolto.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

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

L’esame è volto ad accertare sia la comprensione degli aspetti teorici del corso, sia la capacità di applicarli alla risoluzione di problemi pratici. Si articola generalmente in tre quesiti: due di carattere teorico e uno di natura applicativa, in cui si richiede di impostare la soluzione di un problema di analisi o di progetto.

Gli studenti che hanno svolto l’attività progettuale facoltativa possono, a loro scelta, sostituire il quesito applicativo con la discussione della propria relazione.

Qualora il numero di studenti frequentanti superi le 25 unità, l’esame orale potrà essere sostituito, in parte o interamente, da una prova scritta.

Strumenti a supporto della didattica

Durante il corso verranno utilizzati i seguenti strumenti:

• Videoproiettore e diapositive
• Lavagna
• Personal computer con software di simulazione e progettazione assistita, per la dimostrazione dei concetti trattati:
  • simulatori a livello di circuito (LTspice);
  • simulatori a livello di sistema (MATLAB/Simulink oppure Scilab/Xcos);
  • eventuale utilizzo di notebook in Python.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Sergio Callegari