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Segnali analogici e digitali, loro elaborazione e processo di conversione analogico-digitale.
Principi di funzionamento degli strumenti elettronici di misura e analisi, anche sperimentale, delle caratteristiche dei principali strumenti.
Dispositivi elettronici a semiconduttore, circuiti e sistemi analogici, circuiti digitali combinatori e sequenziali, circuiti misti di conversione analogico-digitale e digitale-analogico.
1. Segnali e loro elaborazione: Segnali analogici: domino del tempo e della frequenza, rappresentazione di Fourier, spettro discreto e continuo. Elaborazione di segnali analogici: funzioni lineari e non lineari, amplificatori, filtri. Segnali digitali: caratteristiche fondamentali e codifica in forma binaria. Conversione analogico/digitale (AD): campionamento, aliasing, quantizzazione, risoluzione di conversione e numero di bit. Elaborazione di segnali digitali: algoritmi, memorizzazione.
2. Strumentazione: Metodologia di misura delle grandezze elettriche statiche e dinamiche. Caratteristiche generali di uno strumento elettronico di misura. Principali caratteristiche metrologiche: sensibilità, risoluzione, accuratezza e incertezza di misura, grandezze di influenza. Generalità su sensori e trasduttori. Strumentazione da laboratorio: multimetro, oscilloscopio analogico, oscilloscopio digitale, generatori di segnale.
3. Dispositivi: Concetti base sui semiconduttori. Diodo a giunzione PN. Transistori bipolari (BJT) e a effetto di campo (FET).
4. Circuiti e Sistemi analogici: Struttura e caratteristiche degli amplificatori operazionali (AO). Amplificatori retroazionati. Applicazioni lineari degli AO: configurazioni non invertente, invertente, sommatore, differenziale, generalizzazione all'utilizzo di impedenze, filtri, oscillatori. Cenni a applicazioni Non lineari degli AO. Non idealità degli AO. Comparatori, esempio di circuito di regolazione on/off. Amplificatori da strumentazione. Esempi di catene elettroniche di misura comprensive di sensori, sistemi di condizionamento e elaborazione, blocchi di trasferimento del segnale in uscita.
5. Cenni alle tecnologie dei circuiti elettronici: Panoramica sulla tecnologia per la realizzazione dei circuiti integrati e delle schede a circuito stampato; il ruolo del software nella simulazione e progettazione dei circuiti.
6. Blocchi digitali e porte logiche: Codifica e logica binaria. Funzioni logiche e porte logiche. Inverter logico ideale. Margini di rumore. Dissipazione di potenza statica e dinamica. Tempi di salita, discesa e di propagazione. Famiglie logiche. Inverter CMOS e dissipazione di potenza dinamica.
7. Circuiti combinatori: logica combinatoria. Sommatore, sottrattore e ALU. Controllo di parità: generatore e rivelatore. Multiplexer e demultiplexer. Porte con uscita 3-state. Codificatori e decodificatori. Memorie ROM, PROM, EPROM, EEPROM.
8. Circuiti sequenziali: Logica sequenziale, cella bistabile Set-Reset e applicazioni. Temporizzazione tramite clock. Flip flop SR, JK, D, T. Applicazioni dei flip flop. Divisori. Registri a scorrimento. Contatori sincroni e asincroni. Memorie RAM. Cenni a dispositivi logici programmabili, microcontrollori e microprocessori.
9. Convertitori analogico-digitale (ADC) e digitale-analogico (DAC): ADC a conteggio. ADC a inseguimento. ADC a approssimazioni successive. ADC flash. ADC a singola rampa e doppia rampa. DAC a pesi binari. DAC R/2R. DAC a modulazione di larghezza di impulso.