PRESENTAZIONE

L'insegnamento si propone di fornire agli studenti le nozioni fondamentali per il progetto e la sintesi di filtri analogici e filtri digitali. Circa metà delle ore di lezione è dedicata ad attività di laboratorio: progettazione, simulazione al calcolatore, realizzazione e collaudo di filtri analogici (attivi e passivi), digitali (anche adattivi) e a condensatori commutati. I principali strumenti di lavoro sono LTspice, Matlab e strumentazione di laboratorio.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L’insegnamento si propone di fornire agli studenti le nozioni fondamentali per il progetto di filtri analogici (sia passivi sia attivi) e filtri digitali. Gli argomenti vengono proposti agli studenti affiancandoli ad attività di laboratorio e di simulazione al calcolatore.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Obiettivi formativi

L'insegnamento si pone i seguenti obiettivi, anche favorendo attività in piccolo gruppo e offrendo la possibilità di sostenere parte dell’esame guidando lezioni applicative:

•  fornire conoscenze di base sulla sintesi di circuiti e sistemi di filtraggio dei segnali

•  far svolgere agli studenti attività in laboratorio hardware, in modo che acquisiscano familiarità con la strumentazione (oscilloscopio, generatore di segnali, breadboard, cavetteria)

•  fornire strumenti utili alla progettazione di filtri analogici e digitali

•  fornire criteri di scelta di tali strumenti in base al problema di filtraggio

•  consolidare, mediante l’applicazione a sistemi fisici (filtri), conoscenze di teoria dei segnali, teoria dei circuiti, teoria dei sistemi, elettronica, controlli

•  mostrare attraverso esempi come applicare le tecniche di progetto introdotte

•  stimolare la capacità di comunicazione efficace degli studenti (in forma scritta e orale) adeguata al contesto e basata sull'uso di fonti e ausili di varia natura

•  stimolare il pensiero critico, la capacità di utilizzare, elaborare e valutare informazioni, l'abilità argomentativa

•  favorire la gestione delle interazioni sociali con atteggiamento collaborativo, comunicazione costruttiva, in ambienti differenti

•  fornire consapevolezza rispetto alle proprie strategie di apprendimento, organizzazione e valutazione dell’apprendimento personale secondo quanto compreso e imparato, comprensione delle proprie necessità e modalità di sviluppo di competenze

•  favorire lo sviluppo di capacità di studio autonome

Risultati di apprendimento attesi

Al termine delle lezioni, lo studente dovrà essere in grado di:

•  comprendere e utilizzare correttamente il lessico disciplinare specifico

• assimilare i principi su cui si basano le tecniche di progetto

•  applicare tali principi per progettare filtri, sia analogici sia digitali, a partire da specifiche assegnate

•  usare correttamente la strumentazione di laboratorio (oscilloscopio, generatore di segnali, breadboard, cavetteria) per costruire circuiti ed effettuare misure

•  simulare filtri analogici tramite LTspice e digitali tramite Matlab e (per le categorie di filtri fisicamente realizzati durante le lezioni in laboratorio) realizzarli  

• decidere, a fronte di un problema specifico, quali filtri possono (o devono) essere utilizzati per risolverlo

•  applicare ai filtri conoscenze pregresse di teoria dei segnali, teoria dei circuiti, teoria dei sistemi, elettronica, controlli automatici

•  lavorare in gruppo e comunicare in maniera chiara ed efficace (in particolare per chi opta per la modalità di esame basata su "flipped classroom" e “team-based learning”)

•  studiare in autonomia sul materiale fornito dal docente

La competenza nella soluzione di problemi non banali attraverso il ricorso agli strumenti concettuali appresi è uno degli elementi principali del bagaglio scientifico-culturale di un ingegnere.

Acquisizione di competenze trasversali (soft skill)

L’insegnamento si propone di favorire l’acquisizione di competenze trasversali (quali la competenza alfabetica funzionale, la competenza sociale, quella di imparare a imparare) di livello avanzato.

PREREQUISITI

Nozioni di base nei settori della teoria dei circuiti, della teoria dei sistemi, dell'elettronica, della teoria dei segnali e dei controlli automatici.

MODALITA' DIDATTICHE

Gli argomenti sono presentati ed esemplificati nelle lezioni frontali (circa 30 ore) e applicati durante le attività in laboratorio (circa 30 ore). È fortemente consigliata la frequenza alle lezioni, in particolare quelle in laboratorio.

L'esposizione dei contenuti durante le lezioni frontali consiste in

•  spiegazioni, dimostrazioni e svolgimento di esempi alla lavagna

•  uso di presentazioni power point

•  uso di video

Durante le lezioni applicative in laboratorio è previsto l’uso di

•  strumenti di simulazione (LTspice, Matlab)

•  strumentazione di laboratorio (breadboard, multimetro, oscilloscopio, generatore di funzioni, alimentatore)

Le lezioni applicative di norma si tengono in laboratorio hardware in modalità "flipped classroom", con studenti che, a rotazione, le prepareranno in piccoli gruppi (apprendimento cooperativo) e le svolgeranno individualmente, sotto la guida del docente e di un tutor.

Questo favorirà l’acquisizione di competenze sociali e di competenze alfabetiche funzionali. L’abitudine del docente a offrire spunti di discussione e approfondimento durante le lezioni favorirà l’acquisizione di competenze di metacognizione (competenze personali, capacità di imparare a imparare).

Gli studenti con certificazioni valide per Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA), per disabilità o altri bisogni educativi sono invitati a contattare il docente e il referente di Scuola per la disabilità all’inizio dell’insegnamento per concordare eventuali modalità didattiche che, nel rispetto degli obiettivi dell’insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali. I contatti del referente di Scuola per la disabilità sono disponibili al seguente link Comitato di Ateneo per l’inclusione delle studentesse e degli studenti con disabilità o con DSA | UniGe | Università di Genova

PROGRAMMA/CONTENUTO

Sintesi di immettenze RLC e LC

Generalità sulla sintesi di filtri (filtri doppiamente terminati, trasformaz. in frequenza, filtri ideali e filtri fisici, adattamento)

Filtri di Butterworth (tecniche di progetto, esercitazioni in lab HW)

Filtri di Chebyschev (tecniche di progetto, esercitazioni in lab HW)

Filtri ellittici (cenni alle tecniche di progetto, esercitazione in lab HW)

Filtri di Bessel (cenni)

Filtri digitali (FIR e IIR, tecniche di progetto, esercitazioni in Matlab e in laboratorio HW)

Filtri adattivi (tecniche di progetto, esercitazione in Matlab)

Filtri RC attivi (tecniche di progetto, esercitazione in lab HW)

Filtri a condensatori commutati (tecniche di progetto, esercitazione in lab HW)

TESTI/BIBLIOGRAFIA

- Dispense fornite dal docente (testo di riferimento, gli altri testi vanno usati per consultazione)

- C. Bowik, "RF circuits design," Newnes, 1997.

- J.G. Proakis, D.G. Manolakis, "Digital signal processing: principles, algorithms, and applications," Prentice Hall, 1996.

- M.E. Van Valkenburg, "Analog Filter Design," Oxford University Press, 1995.

- A. Liberatore, S. Manetti, "La progettazione dei filtri elettronici," Edizione Medicea, 1985.

- L.B. Jackson, "Digital filters and signal processing," Kluwer Academic Publishers, 1996.

I testi indicati dovrebbero essere adeguati anche per studenti con certificazioni valide per Disturbi 
Specifici dell’Apprendimento (DSA), per disabilità o altri bisogni educativi. In caso contrario, tali studenti 
sono invitati a contattare il docente. 

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/corsi/9273/studenti-orario

Orari delle lezioni

LABORATORIO DI FILTRI ANALOGICI E DIGITALI

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Esistono 2 possibili modalità di esame.

1) Lezioni in laboratorio tenute dallo studente in modalità "flipped classroom" (max. 20 punti) dopo averle preparate in piccolo gruppo + esame orale con una discussione sugli argomenti trattati a lezione (max. 10 punti).

2) Esame orale, con 2 discussioni (a partire da altrettante domande, una a scelta del candidato e una posta dal docente) relative agli argomenti svolti a lezione e alle tecniche di progetto messe in pratica durante l’attività di laboratorio.

Gli studenti con certificazioni valide per Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA), per disabilità o altri 
bisogni educativi sono invitati a contattare il docente e il referente DITEN per la disabilità per concordare 
l’adozione di specifiche modalità e supporti che saranno stabiliti caso per caso, in base al Regolamento 
dell'Ateneo per l'inclusione e il diritto allo studio delle studentesse e degli studenti con disabilità o con 
disturbi specifici dell'apprendimento (DSA).

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

L’accertamento dell’acquisizione delle competenze avviene tramite l’attività di laboratorio in modalità "flipped classroom" e/o il colloquio d’esame.

In entrambe le modalità di esame saranno valutate: la padronanza degli argomenti e nell'utilizzo della strumentazione di laboratorio (conoscenza e comprensione); la capacità di esposizione (abilità comunicative); la capacità di progettare filtri effettuando opportune scelte (autonomia di giudizio); la capacità di fare confronti tra diverse tipologie di filtri, valutandone vantaggi e svantaggi;  la capacità di applicare ai filtri conoscenze pregresse di teoria dei segnali, teoria dei circuiti, teoria dei sistemi, elettronica, controlli automatici (capacità di sintesi). Sarà valutata anche la capacità di lavorare in gruppo, sia nella preparazione delle lezioni applicative (per la modalità 1), sia nel loro svolgimento (p.es., aiutando gli altri studenti a svolgere le attività con profitto).

ALTRE INFORMAZIONI

Rivolgersi al docente per ulteriori informazioni non comprese nella scheda insegnamento.