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 analogici "avanzati" (linee di trasmissione, rumore elettrico e condizionamento segnale analogico) 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

L’insegnamento si propone di studiare il principio fisico, i principali aspetti costruttivi e applicazioni dei moderni sensori e strumenti. Gli studenti acquisiranno 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.

PREREQUISITI

Nozioni di elettronica generale.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni in aula 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: Il rumore nei dispositivi elettronici: rapporto segnale rumore, figura di rumore. Rumore man-made: tecniche di riduzione delle interferenze. Tecniche di estrazione di segnale da rumore, filtro shaper, antialiasing, pile up. Esempi di applicazione delle tecniche di estrazione di segnale da rumore.

Condizionamento segnale:

Cenni sul tipo di segnale analogico generato da sensori per applicazione nella fisica. Preamplificatore per misure di risoluzione temporale e di carica, filtraggio del rumore nella banda di interesse, minimizzazione distorsione di segnale. Tecniche di digitalizzazione del segnale analogico, comparatori a singola soglia, doppia soglia, Constant Fraction Discriminator, Time Over Threshold. Convertitori DAC e ADC, effetti non lineari, numero effettivo di bit.

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:

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

Uso di simulatore analogico: Terminazione linee di trasmissione, condizionamento segnale analogico.

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

INIZIO LEZIONI

Dal 17 febbraio 2025 secondo l'orario riportato qui 

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Tesina scritta, singola o di gruppo, e successiva discussione orale su progetto implementato in laboratorio, e orale sugli argomenti trattati durante l'anno scolastico.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Valutazione della tesina e valutazione della esposizione orale

L'esame orale è sempre condotto dai docenti responsabili 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.

 

ALTRE INFORMAZIONI

Si ricorda alle studentesse e agli studenti con disabilità o con disturbi specifici dell'apprendimento (DSA) che per poter richiedere adattamenti in sede d'esame occorre prima inserire la certificazione sul sito web di Ateneo alla pagina servizionline.unige.it nella sezione “Studenti”. La documentazione sarà verificata dal Settore servizi per l’inclusione degli studenti con disabilità e con DSA dell’Ateneo, come indicato sul sito federato al link: FISICA 9012 | Studenti con disabilità e/o DSA | UniGe | Università di Genova | Corsi di Studio UniGe

Successivamente, con significativo anticipo (almeno 10 giorni) rispetto alla data di esame occorre inviare una e-mail al/alla docente con cui si sosterrà la prova di esame, inserendo in copia conoscenza sia il docente Referente di Scuola per l'inclusione degli studenti con disabilità e con DSA (sergio.didomizio@unige.it) sia il Settore sopra indicato. Nella e-mail occorre specificare:

•            la denominazione dell’insegnamento

•            la data dell'appello

•            il cognome, nome e numero di matricola dello studente

•            gli strumenti compensativi e le misure dispensative ritenuti funzionali e richiesti.

Il/la referente confermerà al/alla docente che il/la richiedente ha diritto a fare richiesta di adattamenti in sede d'esame e che tali adattamenti devono essere concordati con il/la docente. Il/la docente risponderà comunicando se sia possibile utilizzare gli adattamenti richiesti.

Le richieste devono essere inviate almeno 10 giorni prima della data dell’appello al fine di consentire al/alla docente di valutarne il contenuto. In particolare, nel caso in cui si intenda usufruire di mappe concettuali per l’esame (che devono essere molto più sintetiche rispetto alle mappe usate per lo studio) se l’invio non rispetta i tempi previsti non vi sarà il tempo tecnico necessario per apportare eventuali modifiche.

Per ulteriori informazioni in merito alla richiesta di servizi e adattamenti consultare il documento: Linee guida per la richiesta di servizi, di strumenti compensativi e/o di misure dispensative e di ausili specifici