DIDATTICA DELL'ELETTRONICA ANALOGICA Anno accademico 2006/2007 – Corsi Speciali Abilitanti 1° periodo Vittorio Ferrari Obiettivi del Corso: Il corso richiama i contenuti di argomenti classici e basilari dell'elettronica analogica, proponendosi in particolare di concentrare l’attenzione e promuovere la riflessione sugli aspetti didattici. Contenuti del Corso: • Componenti - Componenti a semiconduttore: diodi a giunzione, transistor bipolari (BJT), a effetto di campo a giunzione (JFET) e metallo-ossido-semiconduttore (MOSFET). - Polarizzazione e funzionamento su segnale. - Componenti discreti e circuiti integrati. • Circuiti analogici a transistor - Esempi di amplificatori a transistor a singolo stadio e multistadio. - Risposta in frequenza. • Retroazione e amplificatori retroazionati - Caratteristiche generali e stabilità. • Amplificatori operazionali - Caratteristiche generali. - Analisi di applicazioni lineari e non lineari. Bibliografia di riferimento: • Appunti delle lezioni • Testi di consultazione: - R. C. Jaeger, T. N. Blalock, Microelettronica, 2^ ed., McGraw-Hill, 2005. - S. Franco, Design with Operational Amplifiers and Analog Integrated Circuits, McGraw-Hill, 3^ edizione, 2001.

1

Didattica delle Telecomunicazioni

• Il programma ministeriale per gli ITIS, le aree di progetto, gli obiettivi minimi • Nozioni sui generali sui sistemi di telecomunicazioni 1. Conoscere i blocchi fondamentali di un generico sistema di telecomunicazioni. 2. Saper classificare i vari mezzi trasmissivi (linee bifilari, cavi coassiali, guide d’onda). • Linee di trasmissione 1. Conoscere la differenza tra parametri concentrati e distribuiti. 2. Conoscere le costanti primarie e secondarie di una linea. 3. Conoscere la differenza tra regime progressivo e stazionario. 4. Saper calcolare il coefficiente di riflessione ed il R.O.S. 5. Conoscere il significato di linea adattata. 6. Saper effettuare adattamenti con tronchi in λ/4 e con stub. • Onde elettromagnetiche 1. Conoscere la definizione di campo elettromagnetico. 2. Saper calcolare la densità di potenza di un’onda elettromagnetica. 3. Saper distinguere tra attenuazione di spazio libero ed attenuazione dovuta ad effetti dissipativi. 4. Conoscere e saper applicare la legge di Snell. • Antenne 1. Conoscere la definizione di antenna ed il meccanismo di irradiazione. 2. Conoscere le caratteristiche di un’antenna. 3. Conoscere e saper risolvere semplici problemi relativi a dipoli in λ/2 e λ/4. 4. Conoscere i parametri tipici di un’antenna ricevente. 5. Saper calcolare l’attenuazione dello spazio libero in un semplice collegamento radio (formula fondamentale

della trasmissione). • Fibre Ottiche 1. Conoscere il legame tra il fenomeno della riflessione totale e la propagazione guidata nelle f.o. 2. Conoscere e saper calcolare l’apertura numerica di una f.o. 3. Saper distinguere tra dispersione cromatica e di guida e conoscerne gli effetti sulla limitazione in banda. 4. Conoscere lo schema a blocchi di un sistema ottico di comunicazioni.

Bibliografia [1] Corso di Telecomunicazioni, vol. 1 e vol.2, D. Tomassini, Mondadori Editori 2004. [2] Telecomunicazioni, , vol. 1 e vol.2, O. Bertazioli, Zanichelli Editore 2004. [3] Telecomunicazioni, , vol. 1 e vol.2, A. Kostopoulos, Petrini Editore 2004.

2

PROGRAMMA LABORATORIO DI ELETTRONICA DIGITALE

CORSI SPECIALI 25 ore PROF. SERPELLONI MAURO

ARGOMENTI Il programma del corso di Laboratorio di Elettronica Digitale ha lo scopo di completare la preparazione dell’allievo riguardo a quelle che sono le nozioni pratiche sull’utilizzo dell’elettronica digitale. Il corso è diviso in due moduli principali: il primo analizza la struttura ed il funzionamento di alcuni circuiti a logica combinatoria. Nel secondo vengono presentati e sviluppati alcuni circuiti a logica sequenziale. ARG1: LOGICA COMBINATORIA Le esercitazioni sono strutturate in modo da realizzare due progetti: il primo riguarda l’utilizzo delle porte logiche: misura delle caratteristiche elettriche di un dispositivo digitale, analisi statica e dinamica di una porta logica, implementazione di funzioni logiche (5ore), mentre il secondo è incentrato sul circuito sommatore (5ore). ARG2: LOGICA SEQUENZIALE Le esercitazioni sono strutturate in modo da realizzare tre progetti: il primo verte sull’utilizzo dei filp-flop (5ore), il secondo richiede lo sviluppo di due registri a scorrimento (5ore) ed il terzo implementa due tipologie di contatori (5ore). BIBLIOGRAFIA

Paolo Spirito, Elettronica Digitale, McGraw Hill. LETTURE CONSIGLIATE

R.C. Jaeger, Microelettronica, McGraw Hill.

3

Didattica dell’Elettronica digitale

Corsi speciali

Anno Accademico 2006-2007 Programma del corso I Circuiti digitali: Porte logiche elementari, Trasformazioni di reti logiche, Semplificazione delle reti logiche , Caratteristiche elettriche delle porte logiche, Caratteristica di trasferimento dell’invertitore reale, Livelli logici nominali, Disturbi nei circuiti digitali, Margini di rumore, Tempo di propagazione, Potenza dissipata, Prodotto ritardo-potenza dissipata , Fan-in e fan-out, Progetto dei sistemi digitali

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.

Il transistore MOS Struttura del transistore MOS, La tensione di soglia, Caratteristiche corrente-tensione, Tracciato del dispositivo MOS, Modelli CAD di dispositivi MOS

Porte logiche CMOS L’invertitore CMOS, Caratteristica di trasferimento e margini di rumore, Tracciato di un invertitore CMOS, Porte logiche elementari CMOS, Tracciati delle porte NAND e NOR, Riduzione di scala dei circuiti CMOS

Circuiti di interconnessione e di ingresso/uscita Circuiti logici standard, Porte A-O-I, Porte per logica cablata, Porte a tre stati,

Circuiti combinatori e sequenziali Circuiti sommatori, comparatori, codificatori e decodificatori, multiplexer e demultiplexer , Matrici Logiche Programmabili. Circuiti bistabili Il bistabile SR. I flip-flop sincronizzati Flip-flop JK. Flip-flop Master-Slave. Flip-Flop D e T. Registri e contatori

Dispositivi Logici Programmabili Matrici Logiche Programmabili (PLA), PLD sequenziali, Macrocelle di uscita, PLD complessi (CPLD) , Matrici di porte programmabili (FPGA) ,Tecniche di programmazione. Memorie. Memorie a sola lettura (ROM) Struttura interna delle ROM. Memorie non volatili Meccanismi di programmazione Memorie EPROM, EEPROM, Memorie Flash, Memorie a lettura e scrittura (RAM), Celle elementari per RAM statiche (SRAM), Celle in tecnologia MOS, Organizzazione delle memorie RAM, Memorie RAM dinamiche (DRAM) Testo: Paolo Spirito, “Elettronica Digitale, McGraw- Hill (terza edizione)

4

Programma del Corso di FONDAMENTI E DIDATTICA DELLA FISICA Prof. Giovanni Salesi Elementi di epistemologia e sociologia della ricerca in Fisica. Nascita e sviluppo dei vari campi della ricerca fisica. Gli oggetti fondamentali: punto materiale, energia, onda, forza, campo, spazio, tempo, vuoto. I tre percorsi principali della Fisica classica: meccanica, termologia, elettromagnetismo. Idee portanti della Fisica e “paradigmi” trasversali nel sapere: relatività, riduzionismo e complessità, entropia e degradazione, caso e statistica, simmetria e conservazione, “rasoio di Occam” e “prescrizioni minimali”, gedankenexperiment. Approcci complementari o alternativi: microscopico-macroscopico, dimensionale-cinematico-energetico, etc.; le dualità in fisica classica e quantistica. Figure centrali della storia della Fisica. Approfondimenti tematici

• Stati e strutture della materia. Particelle elementari e interazioni fondamentali • L’analisi dimensionale delle teorie fisiche • Scaling e similitudine meccanica • Leggi di conservazione • I e II principio della Termodinamica a confronto • Il principio di minima azione, le equazioni di Eulero-Lagrange e le equazioni

di Hamilton in Meccanica classica, in Elettromagnetismo, in Ottica e in Meccanica Quantistica

• Relazione tra simmetrie della Natura, leggi di conservazione e indeterminazione quantistica. Cenni alle teorie di gauge

• Rottura della simmetria: analisi concettuale, fenomenologia, applicazioni • Aspetti corpuscolari ed idrodinamici del limite classico della Meccanica

Quantistica • Applicazioni cosmologiche della legge di gravitazione universale di Newton • Presentazione didattica della Teoria del Caos • Presentazione didattica delle Teorie della Relatività Ristretta e Generale • Didattica del Laboratorio di Fisica

Testi consigliati:

• Feynman: La Fisica di Feynman - voll.1-2-3 (Zanichelli; Bologna 2001) • Landau, Lifshitz: Fisica Teorica – voll.1-2-3-5 (Editori Riuniti; Roma, 1978) • Jackson: Elettrodinamica Classica (Zanichelli; Bologna 2001) • Wheeler: Gravità e Spaziotempo (Zanichelli; Bologna 1993) • Halliday, Resnick, Walker: Fondamenti di Fisica (CEA; Milano 1998) • Salesi: Fondamenti e Didattica della Fisica: Appunti dal Corso (Università di

Bergamo)

5

PROGRAMMA

LABORATORIO DI SISTEMI A MICROPROCESSORE PROF. SERPELLONI 20 ore

ARGOMENTI Il programma del corso di Laboratorio di Sistemi a Microprocessore ha lo scopo di completare la preparazione dell’allievo riguardo a quelle che sono le nozioni pratiche sull’utilizzo dei sistemi a microprocessore. Il corso è diviso in quattro moduli principali: il primo analizza la struttura ed il funzionamento di un tipico microprocessore commerciale (MC68HC908AZ60A). Nel secondo viene descritto l’ambiente di lavoro per la programmazione del microprocessore presentato nel primo modulo. Nel terzo e quarto si presentano due progetti applicativi. ARG1: UN ESEMPIO DI PROCESSORE: IL MC68HC908AZ60A Si presenta agli allievi un tipo di processore della Motorola. Viene descritto e analizzato: il diagramma a blocchi della MCU, l’assegnamento dei pin, la mappa di memoria e il funzionamento elettrico. Si presta particolare attenzione ai Control Registers e ai suoi utilizzi. Descrizione delle possibili memorie utilizzabili all’interno del processore e modalità di utilizzo. Descrizione dei porti di ingresso e di uscita utilizzabili per questo tipo di processore. Analisi del funzionamento del modulo di conversione analogico digitale. Analisi del funzionamento della TIMA (Timer Interface Module). (5 ore) ARG2: L’AMBIENTE DI PROGETTO: CODEWARRIOR Presentazione dell’ambiente di lavoro CodeWarrior. Descrizione e modalità di utilizzo del sistema di simulazione e del sistema IDE (Integrated Development Environment). Esercitazione sul funzionamento dei software tools: Assembler, Compiler, Debugger. Esercitazione sull’utilizzo del simulatore: implementazione della successione dei numeri di Fibonacci. (5 ore) ARG3: PROGETTI APPLICATIVI DI SVILUPPO Si presentano due progetti che utilizzano il processore MC68HC908AZ60A e il programma CodeWarrior. Nel primo progetto si vuole visualizzare tramite due display a 7 segmenti un valore di tensione in ingresso al microprocessore MC68HC908AZ60A acquisito tramite il convertitore analogico digitale. (5 ore) ARG4: PROGETTI APPLICATIVI DI SVILUPPO Nel secondo progetto si vuole realizzare un sistema di trasmissione seriale (SCI) che trasmette al calcolatore e riceve dallo stesso dei caratteri inviati da tastiera. (5 ore) BIBLIOGRAFIA

Materiale riguardante il processore MC68HC908AZ60A scaricabile dal sito www.freescale.com.

Materiale riguardante l’ambiente di sviluppo Codewarrior/HC08 scaricabile dal sito www.metrowerks.com.

LETTURE CONSIGLIATE

Roger L. Tokheim, Microprocessori, ETAS libri. Alvin W. Moore ... [et al.], Microprocessor applications manual - Motorola semiconductor

products, McGraw-Hill. F. G. Duncan, Englewood Cliffs, Microprocessor programming and software development,

Prentice/Hall.

6

LABORATORIO DELLE TECNOLOGIE ELETTRONICHE

Docente: MAURO SERPELLONI Filtri attivi a capacità commutate. Progetto e realizzazione di filtri passa banda del secondo ordine a variabili di stato a capacità commutate. (5 ore) Amplificatori audio. Progetto e realizzazione di amplificatore di potenza per applicazioni audio. Utilizzando una sorgente audio esterna e un altoparlante si progetta il circuito di condizionamento. (5 ore) Circuiti di condizionamento dei segnali analogici provenienti da trasduttori. Progetto e realizzazione di un circuito a ponte con amplificatore differenziale per il condizionamento di un segnale proveniente da un sensore estensimetrico. (5 ore) Conversioni AD e DA. Progetto e realizzazione di un sistema che converte una tensione analogica e ne visualizza il valore su display. (5 ore) Uso del Tool WEBENCH Online Design Environment della National Semiconductor. Bibliografia di riferimento - R. C. Jaeger, T. N. Blalock: Microelettronica, McGraw-Hill. - S. Franco: Amplificatori operazionali e circuiti integrati analogici Hoepli. - E. Ambrosini: l’Elettronica Analogica, Tramontana. - Ambrosini, Perlasca: l’Eletronica Applicazioni, Tramontana. - Ambrosini, Lorenzi: L’Elettronica Elettronica e Telecomunicazioni, Tramontana

7

Didattica dei Sistemi a Microprocessore Corsi speciali

Anno Accademico 2006-2007 Programma del corso I sistemi a microprocessore. Il sistema a microprocessore e le sue interfacce. Il bus : struttura, bus dati, indirizzi e controllo; bus sincroni e asincroni, operazioni e arbitraggio. Esempi di microprocessori: Il 68HC08. Esempi di bus: PCI; Interfacciamento Ingresso Uscita (I/O): I/O programmato, Interrupt, DMA, Moduli di I/O. Central processing unit (CPU): Registri, Arithmetic Logic Unit (Alu), Cenni alla microprogrammazione. il percorso dei dati e la temporizzazione; Ciclo di una istruzione: fetch e decode. Esempio IJVM (Integer Java Virtual machine); Bus: dati,indirizzi, controllo. La programmazione di un microprocessore. Tecniche per la programmazione dei microprocessori: strumenti hardware e software. Compilatori, Assemblatori e Linker. Simulazione, emulazione e programmazione in memoria: tecniche in circuit Esempio: Suite di programmazione per il 68HC08. Cenni agli analizzatori di stati logici. Progetto di esercitazioni didattiche Sistema GSM remoto di misura della temperatura. Sistema bluetooth remoto di misura della pressione. Sistema per la lettura e scrittura di dispositivi RFID. Testi: Gli argomenti trattati durante il corso, sono reperibili nei seguenti testi

1) Andrew S. Tanenbaum, “Structured Computer Organization”, Prentice Hall 2) Freescale Semiconductor Document Number: AN2616 “Getting Started with HCS08 and

CodeWarrior Using C” 3) Freescale Semiconductor MC9S08AW60

Sul sito web del docente saranno disponibili anche: 4) Lucidi del corso 5) Data sheet e manuali necessari per lo sviluppo delle esercitazioni.

I seguenti testi sono complementari e di approfondimento: 6) D. Del Corso, H. Kirrman, J.D. Nicoud, “Bus e interconnessioni per sistemi a

microprocessori”, Addison-Wesley

8

Didattica dei controlli automatici Utilizzo di pacchetti software per la didattica dei controlli automatici Tecniche classiche per la sintesi di sistemi di controllo - Diagramma di Bode di un sistema dinamico. - Sintesi di sistemi di controllo mediante diagrammi di Bode. - Limiti delle prestazioni ottenibili dai sistemi di controllo. Controllori industriali PID - significato delle tre azioni - metodi di taratura - autosintonia - funzionalità addizionali (anti-windup, filtro sull'azione derivativa, peso sul set-point, azione in avanti) Bibliografia: P. Bolzern, R. Scattolini, N. Schiavoni, "Fondamenti di Controlli Automatici", McGraw-Hill Italia, 1998. M. Veronesi "Regolazione PID" FrancoAngeli, 2002.

9

CORSI ABILITANTI DM 85/05

PROGRAMMA DEL CORSO : LABORATORIO TECNICHE DIDATTICHE

PROF. BORTOLINI PIERANTONIO Esercitazioni ed applicazioni su : Modelli di apprendimento e teoria di Kolb Abilità di comunicazione Analisi transazionale con costruzione egogramma Analisi del processo interattivo ( Schema di Bales ) Gestione delle dinamiche di gruppo Progettazione della lezione , Metodi di erogazione dei contenuti Problem solving , Decision making , Process management Tecnica del Brainstorming , Case studies , Role – playing , Gestione del tempo Prove oggettive di profitto La valutazione , Tipi di valutazione , Scale di valutazione , Tassonomia di Bloom

10

CORSI ABILITANTI DM 85/05

PROGRAMMA DEL CORSO : TECNICHE DIDATTICHE

PROF. BORTOLINI PIERANTONIO Principi generali di didattica , Didattica del saper essere , Didattica del saper convivere , Didattica della ricerca e per progetti Il ruolo interattivo e ricostruttivo dell’alunno Il ruolo facitazionale e di organizzazione del docente Imparare a dare sostegno : la teoria dei feedback Intelligenza e didattica , Codificazione e memoria Intelligenze personali : intrapersonali ed interpersonali , Intelligenza emotiva Modelli di apprendimento , Stili di pensiero ,Teoria di Kolb Scala dei bisogni di Maslow Bisogni formativi Socializzazione e comunicazione , La gestione dell’aula : “Il clima di classe” Livelli della comunicazione , Strategie di comunicazione Analisi transazionale , Gli stati dell’io , Teoria di Berne Modalità del rapporto sociale , Analisi del processo interattivo ( Schema di Bales ) Definizioni e modelli di gruppo, Gestione delle dinamiche di gruppo La funzione del gruppo nel processo di apprendimento Le tecniche di intervento nei gruppi Tecniche di negoziazione e gestione del consenso e del dissenso Progettazione della lezione , Metodi di erogazione dei contenuti

11

La lezione frontale e partecipata , La scoperta guidata , Problem solving , Decision making , Process management Tecniche di sviluppo della creatività ( generazione di idee ) Tecnica del Brainstorming , Case studies , Role – playing , Gestione del tempo Prove oggettive di profitto , Definizione degli obiettivi , Struttura della prova La valutazione , Tipi di valutazione , Scale di valutazione Analisi di conoscenze , competenze , capacità Nuove forme di didattica : area di progetto , stages Autonomia e didattica , concezioni curriculari Nuove tecnologie didattiche : presentazioni al computer , internet , multimedialità TESTI DI APPROFONDIMENTO : SULLA VALUTAZIONE – Hadji – La valutazione delle azioni educative – La Scuola SUI GRUPPI – Contessa – Psicologia di gruppo – La Scuola SULLA COMUNICAZIONE – Rivoltella – Teoria della comunicazione – La Scuola

12

SILSIS A.A. 2006-07

Laboratorio di Telecomunicazioni

Docente: Ing. Nicola Adami Tel.: +39 030 3715902 email: Nicola.Adami@ing.unibs.it

13

Programma del corso (20 ore)

Introduzione Modello di un sistema di comunicazione: elementi costitutivi e limitazioni. Esempi di sistemi reali. Classificazione dei segnali Segnali continui e digitali. Rappresentazione frequenziale e filtraggio.

Modulazioni analogiche Trasmissione in banda base. Modulazioni analogiche di ampiezza e di frequenza (AM e FM).

Rappresentazione numerica dei segnali Digitalizzazione di un segnale analogico: campionamento e quantizzazione. Rappresentazione PCM dei segnali. Codifica di sorgente.

Modulazioni Numeriche Modulazioni impulsive in banda base (PAM), interferenza intersimbolica. Modulazioni numeriche in banda passante: ASK, PSK, QAM, FSK. Codifica di canale.

Tecniche di condivisione del mezzo trasmissivo Multiplazione a divisione di frequenza (FDM), di tempo (TDM) e di codice CDM. Standard di codifica Esempi di codifica video (MPEG1,2,4) e di immagini (JPEG2000). Codifica scalabile.

Testi di riferimento

• G. Tartara, Introduzione ai sistemi di comunicazione, EtasLibri, 1995 • S. Haykin, Communication Systems, 4th Ed., John Wiley & Sons, 2001 • G. Proakis & M. Salehi, Communication Systems Engineering, 2nd Ed., Prentice Hall, 2002

14

Laboratorio di elettronica analogica Anno accademico 2006/2007 Ing. Ferrari Marco Le esercitazioni di laboratorio hanno lo scopo di completare la formazione degli studenti nell’analisi e nella caratterizzazione di semplici circuiti elettronici analogici. Durante il corso verranno inoltre presentati allo studente strumenti software per la simulazione del funzionamento dei circuiti elettronici.

Contenuti del corso

• Presentazione del simulatore circuitale PSpice.

• Utilizzo del software OrCAD 10 Demo per la progettazione di circuiti elettronici:

o Creazione dello schema del circuito o Simulazione del funzionamento

• Circuiti RC e CR: misura della funzione di risposta in frequenza, comportamento

come filtri passivi del primo ordine, misura della risposta al gradino.

• Circuiti con diodi: raddrizzatore a semionda e ad onda intera.

• Circuiti con BJT: caratterizzazione ingresso-uscita di un amplificatore a BJT in configurazione ad emettitore comune.

• Circuiti con amplificatore operazionale: configurazione invertente e non invertente,

derivatore, integratore e raddrizzatore di precisione a onda intera.

Bibliografia di riferimento

1. “Guida a Spice”, Andrei Vladimirescu. Ed. McGraw-Hill, 1995, ISBN 88-386-3405-X 2. Tutorials inclusi nel pacchetto software OrCAD 10 Demo 3. Appunti delle lezioni di laboratorio e materiale messo a disposizione dal docente.

15

SILSIS A.A. 2006-07

Laboratorio di Telecomunicazioni

Docente: Ing. Nicola Adami Tel.: +39 030 3715902 email: Nicola.Adami@ing.unibs.it

Programma del corso (20 ore)

Introduzione Modello di un sistema di comunicazione: elementi costitutivi e limitazioni. Esempi di sistemi reali. Classificazione dei segnali Segnali continui e digitali. Rappresentazione frequenziale e filtraggio.

Modulazioni analogiche Trasmissione in banda base. Modulazioni analogiche di ampiezza e di frequenza (AM e FM).

Rappresentazione numerica dei segnali Digitalizzazione di un segnale analogico: campionamento e quantizzazione. Rappresentazione PCM dei segnali. Codifica di sorgente.

Modulazioni Numeriche Modulazioni impulsive in banda base (PAM), interferenza intersimbolica. Modulazioni numeriche in banda passante: ASK, PSK, QAM, FSK. Codifica di canale.

Tecniche di condivisione del mezzo trasmissivo Multiplazione a divisione di frequenza (FDM), di tempo (TDM) e di codice CDM. Standard di codifica Esempi di codifica video (MPEG1,2,4) e di immagini (JPEG2000). Codifica scalabile.

Testi di riferimento • G. Tartara, Introduzione ai sistemi di comunicazione, EtasLibri, 1995 • S. Haykin, Communication Systems, 4th Ed., John Wiley & Sons, 2001 • G. Proakis & M. Salehi, Communication Systems Engineering, 2nd Ed., Prentice Hall, 2002

16

Programma del corso: LAB. DI CONTROLLI AUTOMATICI Introduzione al software applicativo (10 ore) Sviluppo di applicativi didattci (10 ore) Bibliografia: P. Bolzern, R. Scattolini, N. Schiavoni, "Fondamenti di Controlli Automatici", McGraw-Hill Italia, 1998. Manuali di Matlab e Control System Toolbox reperibili on line: http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/techdoc/matlab.shtml http://www.mathworks.com/access/helpdesk/help/toolbox/control/control.shtml Manuali di Scilab reperibili on line: http://www.scilab.orghttp://www.aquila.infn.it/calcolo/documentazione/scilab/intro.pdf Materiale didattico integrativo: Automatica, Modellistica e Simulazione: http://automatica.ing.unibs.it/mco/

17

SENSORI E TRASDUTTORI

Anno Accademico 2004-2005 Programma del corso Introduzione. Definizione dei sensori e loro interazioni con l’ambiente. Principali applicazioni dei sensori: i sistemi di misura e di controllo. Panoramica delle tecnologie di realizzazione dei sensori. Caratteristiche statiche e dinamiche dei sensori. il modello del sensore: funzione di conversione, grandezze di influenza, campo di misura, campo di variabilità dell'uscita, comportamento energetico. La caratterizzazione di un sensore. Il funzionamento in regime stazionario. Caratteristiche statiche: sensibilità,linearità, risoluzione, incertezza. Il funzionamento in regime dinamico. Caratteristiche dinamiche: tempo di risposta e risposta in frequenza. Principi di funzionamento dei sensori La trasduzione resistiva, capacitiva ed induttiva. Trasduzione magnetica: induzione, magnetostrizione, magnetoresistenza, effetto Hall. Effetti termoelettrici. Effetti piezoelettrico e piroelettrico. Effetti fotoelettrico e fotovoltaico. Trasduzione ad ultrasuoni. Traduzione elettrochimica. Sensori resistivi Sensori potenziometrici. Esempi. Circuiti equivalenti. Caratteristiche metrologiche. Il rumore. Sensori piezoresistivi: caratteristiche dei materiali, effetti della temperatura, sensibilità e linearità. Ponte di Wheastone. Trasduttori di forza, di torsione e di pressione. Termoresistenze. Termistori. Anemometri. Sensori capacitivi Parametri fisici e geometrici. Circuiti equivalenti. Ottimizzazione della frequenza di alimentazione. Esempi. Caratteristiche metrologiche: sensibilità e linearità. Anello di guardia. Trasduzione di pressione. Sensori induttivi Parametri fisici e geometrici. Circuiti equivalenti. Isteresi. Caratteristiche metrologiche: sensibilità e linearità. Sensori differenziali. LVDT. Sensori piezoelettrici Effetto piezoelettrico. Coefficienti piezoelettrici. Modi deformazione. Materiali. Ceramiche piezoelettriche. Esempi. Smart sensors. Panoramica sulle tendenze evolutive dei sensori. Testi: Gli argomenti sono riportati o approfonditi nei seguenti testi

7) Neubert, Instrument Transducer, Clarendon press Oxford 8) E.Arri e S.Sartori, “Le misure delle grandezze fisiche.” Paravia Editore. Torino. 9) John A. Allocca and Allen Stuart, “Transducers: theory and applications”, Resort Publishing

Company 10) Fraden, “ AIP Handbook of Modern Sensors, physics, designs and applications”, American

Institute of Physics.

18

LABORATORIO DI MISURE ELETTRONICHE Anno accademico 2006/2007 Corsi Speciali Abilitanti DM 85/05 - 4° periodo - Classe 34/A Elettronica Marco Ferrari Obiettivi del Corso: Le esercitazioni di laboratorio hanno lo scopo di completare la formazione degli studenti inerente alla strumentazione elettronica di misura mediante l’analisi e la caratterizzazione di semplici circuiti elettronici. Contenuti del Corso: Utilizzo di strumenti e sistemi elettronici di misura per la caratterizzazione di circuiti elettronici, ed in particolare:

• Applicazioni lineari di amplificatori operazionali (filtri attivi, amplificatori da strumentazione e per sorgenti ad alta impedenza, oscillatori) • Applicazioni non lineari di amplificatori operazionali (comparatori, circuiti raddrizzatori di precisione, convertitori V/f e f/V, multivibratori) • Convertitori analogico/digitale e digitale/analogico

Durante il corso verranno inoltre presentati allo studente strumenti software per l’acquisizione dati, la gestione della strumentazione e l’analisi dei segnali. Bibliografia di riferimento:

4. S. Franco, Design with Operational Amplifiers and Analog Integrated Circuits, McGraw-Hill, 3^ edizione, 2001

5. Appunti delle lezioni di laboratorio e materiale messo a disposizione dal docente.

19

DIDATTICA DELLE MISURE ELETTRONICHE Anno accademico 2006/2007 – Corsi Speciali Abilitanti 4° periodo Vittorio Ferrari Obiettivi del Corso: Il corso tratta gli argomenti fondamentali della strumentazione elettronica di misura, con particolare riguardo all’implementazione dei principali blocchi funzionali mediante circuiti elettronici analogici e misti di media complessità. L’impostazione del corso prevede il richiamo dei contenuti accompagnato all’attenzione nel promuovere la riflessione sugli aspetti didattici. Contenuti del Corso: • Strumenti e sistemi elettronici di misura - Struttura di uno strumento/sistema elettronico di misura - Blocchi funzionali e caratteristiche • Blocchi analogici basati su applicazioni lineari di amplificatori operazionali - Circuiti di condizionamento del segnale: filtri attivi, amplificatori per strumentazione, amplificatori per sorgenti ad alta impedenza - Oscillatori • Blocchi analogici basati su applicazioni non lineari di amplificatori operazionali - Circuiti raddrizzatori di precisione - Comparatori - Convertitori V/f e f/V - Multivibratori • Blocchi misti - Convertitori analogico/digitale (ADC) - Convertitori digitale/ analogico (DAC) • Cenni alla prinicpali non idealità - Grandezze di influenza, rumore elettronico, disturbi di interferenza Bibliografia di riferimento: • Appunti delle lezioni • Testi di consultazione: - S. Franco, Design with Operational Amplifiers and Analog Integrated Circuits, McGraw-Hill, 3^ edizione, 2001.

20

FONDAMENTI E DIDATTICA DELLA MATEMATICA

Il corso di Fondamenti e Didattica della Matematica si divide in due parti. Nella prima parte del corso vengono esaminati alcuni momenti della storia della Matematica di particolare intensità: la nascita delle Geometrie non Euclidee e la nascita della Teoria degli Insiemi. Nella seconda parte del corso vengono presentate in modo elementare alcune questioni relative agli insiemi numerici, ai numeri interi ed alle loro principali proprietà. Programma del Corso

1. Il linguaggio della Matematica (assiomi, implicazioni, condizioni necessarie, sufficienti,

Ipotesi, Tesi, Dimostrazione) 2. I fondamenti della geometria, il V postulato di Euclide e le geometrie non Euclidee

3. Cenni alla teoria degli insiemi ed alla principali questioni relative ai suoi fondamenti 4 La costruzione dei principali insiemi numerici (numeri interi, numeri relativi, numeri

razionali, numeri reali, numeri complessi) 5 La teoria dei numeri e le sue recenti applicazioni.

Bibliografia

• C. B. Boyer, Storia della Matematica, Mondadori 2004 • A. Delediq, F. Casiro, Addomesticare l’Infinito, Edizioni Kangourou Italia • R. Courant, H. Robbins, Che cos’è la matematica?, Boringhieri • E. Giusti, Ipotesi sulla natura degli oggetti matematici, Bollati Boringhieri • G. Melzi, “Perché la Matematica”, Editrice La Scuola, 1978 • Song Y. Yan, Number Theory for Computing, Springer

21