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LABORATORIO 2

CODICE 66576
ANNO ACCADEMICO 2021/2022
CFU 13 cfu al 2° anno di 8758 FISICA (L-30) GENOVA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE FIS/01
LINGUA Italiano
SEDE GENOVA (FISICA )
PERIODO Annuale
PROPEDEUTICITA
Propedeuticità in ingresso
Per sostenere l’esame di questo insegnamento è necessario aver sostenuto i seguenti esami:
  • FISICA 8758 (coorte 2020/2021)
  • LABORATORIO 1 104558
Propedeuticità in uscita
Questo insegnamento è propedeutico per gli insegnamenti:
  • FISICA 8758 (coorte 2020/2021)
  • LABORATORIO 3 28633
MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

ll corso fornisce allo studente gli elementi di base necessari per l’analisi e la progettazione di semplici circuiti elettronici, sia analogici che digitali, per il trattamento e l'acquisizione di segnali. Nel primo modulo sono introdotte le basi dell'analisi circuitale e le caratteristiche principali di filtri e amplificatori analogici. Nel secondo modulo sono illustrati i principi dell'elettronica digitale con particolare riferimento ai concetti fondamentali e alla strumentazione necessaria per l'acquisizione dei segnali e la loro conversione analogico/digitale e digitale/analogico.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Alla fine del corso, gli studenti avranno sviluppato la capacità di:
- utilizzare i principali strumenti adottati per l’analisi di circuiti elettronici, avendone compresi i principi di funzionamento;
- progettare e realizzare circuiti analogici volti al trattamento di segnali in corrente continua e alternata;
- progettare circuiti digitali a partire dalle specifiche desiderate o dalla descrizione del comportamento algoritmico da implementare;
- interfacciare microcontrollori e sistemi a microprocessore con i suddetti strumenti e circuiti;
- comprendere la progettazione di un esperimento che operi una misura fisica basandosi fortemente su circuiti elettronici, sviluppando la capacità critica necessaria a modificare il progetto stesso;
- comunicare tramite il corretto linguaggio tecnico / scientifico le specifiche dei circuiti realizzati e i risultati delle proprie esperienze.

MODALITA' DIDATTICHE

Il corso prevede lezioni frontali di teoria (circa 80 ore) e esercitazioni di laboratorio (circa 80 ore complessive)

La frequenza è obbligatoria per le esercitazioni in laboratorio e fortemente consigliata per le lezioni frontali.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Circuiti elettrici in corrente continua. Corrente, tensione, potenza, leggi di Kirchhoff. Resistori, generatori di tensione e di corrente, ideali e reali. Analisi dei nodi, principio di sovrapposizione, teoremi di Thevenin e Norton e circuiti equivalenti. Condensatori e induttori. Studio del comportamento al transiente e a regime per circuiti del primo ordine in serie e in parallelo.

Circuiti elettrici in corrente alternata. Analisi di circuiti del primo ordine in regime sinusoidale, nel dominio del tempo e tramite metodo dei fasori. Risposta in frequenza e diagrammi di Bode. Circuiti del secondo ordine, circuito RLC, circuiti risonanti. Uso del programma di simulazione LTSPICE.

Semiconduttori, giunzione PN, diodo, transistor, MOSFET. Circuiti integrati, amplificatore operazionale, amplificatore invertente e non invertente. Circuiti sommatori, integratori, derivatori, comparatori, raddrizzatori. Feedback e applicazioni a circuiti con amplificatori operazionali. Filtri attivi: passa basso, passa alto, passa banda. Misure a quattro fili, amplificatore per strumentazione e sua caratterizzazione.

Sistemi digitali, algebra booleana e implementazione reale di porte logiche. Circuiti logici combinatori e sequenziali. Convertitori digitale/analogico e analogico/digitale. Costruzione di automi e mappe di Karnaugh.

Circuiti programmabili e microcontrollori. Sviluppo di automi e programmi di controllo e acquisizione dati tramite porta seriale e schede Arduino.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Millmann, Grabel / Millmann, Halkias - Microelettronica - McGraw-Hill
Horowitz, Hill - The art of electronics - Cambridge University Press

I lucidi delle lezioni sono resi disponibili su Aulaweb

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

DANIELE MARRE' (Presidente)

MATTEO DE GERONE

LEA DI NOTO

ANTONINO SERGI

CARLO SCHIAVI (Presidente Supplente)

LEZIONI

MODALITA' DIDATTICHE

Il corso prevede lezioni frontali di teoria (circa 80 ore) e esercitazioni di laboratorio (circa 80 ore complessive)

La frequenza è obbligatoria per le esercitazioni in laboratorio e fortemente consigliata per le lezioni frontali.

INIZIO LEZIONI

Vedi Manifesto Laurea in Fisica 2021/2022 e sito di Ateneo https://easyacademy.unige.it/portalestudenti/

Orari delle lezioni

L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame consiste in due prove:

- una prova pratica in laboratorio volta a determinare le capacità dello studente di progettare, costruire e caratterizzare un circuito, analogico o digitale, di tipologia simile a quelli visti nelle esercitazioni guidate svolte durante l'anno

- una prova orale in cui vengono verificate conoscenza e grado di comprensione degli argomenti teorici svolti durante il corso

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Nella prova pratica viene valutata la capacità di progettare circuiti analogici e digitali a partire dalle specifiche richieste.
Nei casi in cui sia prevista la realizzazione pratica di un prototipo, ne viene richiesta e valutata la caratterizzazione tecnica.
Nella prova orale, oltre a una ulteriore verifica delle capacità di progettazione, viene anche sondata la comprensione teorica dei concetti esposti nel corso.

Calendario appelli

Data Ora Luogo Tipologia Note
18/01/2022 09:00 GENOVA Laboratorio
16/02/2022 09:00 GENOVA Laboratorio
14/06/2022 09:00 GENOVA Laboratorio
19/07/2022 09:00 GENOVA Laboratorio
16/09/2022 09:00 GENOVA Laboratorio