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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. Tecnologie dei circuiti integrati Panoramica sulla tecnologia per la realizzazione dei circuiti integrati: processi tecnologici fondamentali, processi di fabbricazione per i transistor MOS, processi per la realizzazione dei componenti passivi. Interconnessioni. Il ruolo del software nella progettazione. 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 (SISO, SIPO). 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.