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ELETTRONICA APPLICATA

CODICE 68873
ANNO ACCADEMICO 2022/2023
CFU
  • 6 cfu al 1° anno di 9012 FISICA(LM-17) - GENOVA
  • 6 cfu al 2° anno di 9012 FISICA(LM-17) - GENOVA
  • SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE FIS/01
    LINGUA Italiano
    SEDE
  • GENOVA
  • PERIODO 1° Semestre
    PROPEDEUTICITA
    Propedeuticità in ingresso
    Per sostenere l’esame di questo insegnamento è necessario aver sostenuto i seguenti esami:
    • FISICA 9012 (coorte 2021/2022)
    • FISICA TEORICA 61842
    • FISICA DELLA MATERIA 2 61844
    • FISICA NUCLEARE, DELLE PARTICELLE E ASTROFISICA 2 61847
    MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

    PRESENTAZIONE

    Il corso di elettronica applicata e' rivolto a fisici con forti interessi per la fisica sperimentale e applicata.

    Nella prima parte del corso si forniscono le basi di argomenti "avanzati" (linee di trasmissione e rumore elettrico) mentre la seconda parte e' totalmente dedicata all'elettronica digitale sia dal punto di vista pratico (progettazione di sistemi digitali "embedded" con l'uso di FPGA e relativo software di progettazione), sia dal punto di vista concettuale (Digital signal processing).

    OBIETTIVI E CONTENUTI

    OBIETTIVI FORMATIVI

    Studiare il principio fisico, i principali aspetti costruttivi e applicazione di moderni sensori e strumenti. Capacità di progettare modelli e usare schematizzazioni con piena coscienza delle limitazioni connesse.

    OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

    Fornire gli elementi indispensabili per l’utilizzo delle tecniche e degli strumenti dell’elettronica nel lavoro e nella ricerca scientifica. Ciò deve permettere allo studente di acquisire una buona conoscenza dell’elettronica analogica e digitale, con capacità di progettare reti passive e attive per il condizionamento dei segnali; dimestichezza nell’impiego delle tecniche di riduzione delle interferenze e di estrazione di segnale da rumore.

    Inoltre l'introduzione ai linguaggi per la descrizione dell'hardware (Verilog) permettera' la comprensione e lo sviluppo di sistemi digitali relativamente complessi.

    MODALITA' DIDATTICHE

    Corso frontale con esercitazioni e dimostrazioni in laboratorio.

    PROGRAMMA/CONTENUTO

    Linee di trasmissione:  modello a costanti distribuite di una linea di trasmissione, linea non dissipativa, impedenza caratteristica, concetto di terminazione della linea.
    Tecniche TDR, cenno alle tecniche di network analysys.
    Cenno alla descrizione dei sistemi lineari attraverso la matrice S.

    Processi stocastici: autocorrelazione e densità spettrale di potenza. Il rumore nei dispositivi elettronici: rapporto segnale rumore, figura di rumore, temperatura di rumore, densità di tensione e di corrente di rumore. Misura della potenza di rumore. Rumore man-made: tecniche di riduzione delle interferenze. Tecniche di estrazione di segnale da rumore: mediatore di forme d'onda,  correlatori, filtraggio ottimo. Esempi di applicazione delle tecniche di estrazione di segnale da rumore.

    Introduzione al digital signal processing.

    Introduzione alle tecnologie digitali avanzate: programmazione di FPGA con l'ausilio di "hardware description language"  (Verilog), sistemi "embedded".

    Esperienze di laboratorio:

    Misura della tensione di rumore all’ingresso di un amplificatore di tensione;

    L’adattamento di impedenza: onde stazionarie su cavo coassiale non correttamente terminato;

    Programmazione di una scheda di sviluppo con FPGA

    Proposta e sviluppo di tesine di laboratorio su temi di acquisizione di segnali da trasduttori e loro condizionamento per la misura di grandezze fisiche

    TESTI/BIBLIOGRAFIA

    R.A. Chipman, Transmission lines, Schaum's Outline Series (o equivalente)

    G. V. Pallottino, Il rumore elettrico, Springer

    P.Ottonello, G.Vallini., Elettronica applicata, Jackson Milano, 1995.

    T.R. Padmanabahn, B. Bala tripura Sundari, Design through Verilog HDL, Wiley Interscience

    Dispense preparate dal docente.

    DOCENTI E COMMISSIONI

    LEZIONI

    Orari delle lezioni

    ELETTRONICA APPLICATA

    ESAMI

    MODALITA' D'ESAME

    tesina scritta, singola o di gruppo, su argomento sviluppato durante l'anno e successiva discussione orale

     

    MODALITA' DI ACCERTAMENTO

    Valutazione della tesina e valutazione della esposizione orale

    L'esame orale è sempre condotto dal docente responsabile e da un altro esperto della materia (di solito un docente di ruolo) ed ha una durata che, di norma,  varia tra circa 20 e circa 40 minuti.  E’ articolato su un numero prefissato di domande (uguale per tutti gli studenti) che vertono sul programma d’esame e consente alla commissione di giudicare, oltre che la preparazione, il grado di raggiungimento degli obiettivi di comunicazione, autonomia ecc.
    La tesina consente la verifica del raggiungimento dei seguenti obiettivi: saper applicare le conoscenze, saper esprimere e fare rapporti sui risultati ottenuti, saper elaborare autonomamente risultati ecc.

    Il voto viene definito pesando ugualmente l'esposizione della tesina e le risposte alle domande sul programma del corso.