- Docente: Marco Crescentini
- Crediti formativi: 6
- SSD: ING-INF/07
- Lingua di insegnamento: Italiano
- Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza
- Campus: Cesena
- Corso: Laurea in Ingegneria elettronica (cod. 5834)
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dal 19/02/2024 al 29/05/2024
Conoscenze e abilità da conseguire
Al termine del corso lo studente possiede le conoscenze necessarie per effettuare l’analisi e la progettazione di canali di acquisizione A/D utilizzati nelle architetture tipiche della strumentazione a campionamento, o applicati a segnali provenienti da sensori. Inoltre, lo studente è in grado di analizzare ed elaborare i dati sperimentali per giungere ad un corretto risultato di misura, prendendo in considerazione le principali non-idealità identificate negli strumenti, nei componenti e nei circuiti elettronici del banco di misura, e sulla base degli standard e della normativa internazionale. In particolare lo studente: conosce e progetta i principali circuiti analogici per l’interfacciamento dei sensori e l’elaborazione analogica dei segnali; conosce le architetture dei convertitori analogico-digitali e digitale-analogici ed i principali algoritmi per il digital signal processing in ambito sperimentale; comprende le specifiche dei canali di acquisizione A/D per sensori e strumentazione, ed è in grado di progettarli e caratterizzarli sperimentalmente.
Contenuti
- Fondamenti di metrologia
- Elementi fondamentali (unità di misura, riferibilità, terminologia)
- L'incertezza di misura (come da GUM-JCGM)
- Legge di propagazione dell'incertezza
- Il catena d'acquisizione sensoriale
- Caratterizzazione metrologica di componenti elettrici
- Caratterizzazione a regime statico e dinamico dei componenti passivi
- Caratterizzazione a regime statico e dinamico dell'amplificatore operazionale
- Caratterizzazione dei sistemi elettrochimici di accumulo dell'energia
- Il rumore
- Interfacce analogiche per sensori
- Amplificatore per strumentazione
- Wheatstone bridge
- Convertitore corrente-tensione
- Amplificatore di carica
- Progettazione a basso rumore
- Lock-in amplifier
- Filtri attivi
- Conversione A/D e D/A
- Teoria generale della conversione A/D (quantizzazione, codifica, non linearità, ENOB)
- Principali non idealità statiche dei convertitori A/D (offset, guadagno, INL, DNL, rumore di quantizzazione)
- Sample & Hold and Track & Hold
- Principali architetture dei convertitori A/D usati nella sensoristica (Flash, pipeline, SAR, Delta-Sigma, TDC)
- Principali architetture dei convertitori D/A (R2R, C-DAC, Delta-Sigma)
- Laboratorio
- Introduzione al simulatore SPICE
- Progetto di un front-end per sensori
Testi/Bibliografia
Concetti introduttivi di sensoristica
M. Tartagni, "Electronic Sensor Design Principles", Cambridge University press, 2021
Interfacce e circuiti analogici per sensoristica
S. Franco, "Design with Operational Amplifiers and Analog Integrated Circuits" McGraw-Hill, 2016
CONVERSIONE A/D E D/A
"The Data Conversion Handbook", Analog Devices, 2004. Free available online.
Metodi didattici
Sono previste lezioni frontali in aula ed esercitazioni in laboratorio che mirano al consolidamento dei concetti teorici.
Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento
La verifica dell'apprendimento avviene tramite la realizzazione di un progetto in gruppo e la redazione di una relazione.
Relazione e progetto saranno poi discusse durante la prova orale.
Orario di ricevimento
Consulta il sito web di Marco Crescentini
SDGs
L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.