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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