SisElnTA1 020422
© 2002 DDC 1
Page 1
020422 - 1 SisElnTA1 - © 2002 DDC
SISTEMI ELETTRONICI
A - INTRODUZIONEA.1 - Scomposizione funzionale
– obiettivi– organizzazione e
struttura del modulo– livelli di descrizione
Ingegneria dell’Informazione
020422 - 2 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Sistemi Elettronici
• Lezione 1
• Docenti– Vincenzo Pozzolo– Dante Del Corso– Pierluigi Civera
– Politecnico di TorinoDipartimento di Elettronica
SisElnTA1 020422
© 2002 DDC 2
Page 2
020422 - 3 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Corsi di Elettronica di base
Matematica, informatica,elettrotecnica, fisica,
020422 - 4 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Corsi di Elettronica di base
Concetti base e metodologie,funzioni dei moduli,segnali e interfacciamento
SISTEMIELETTRONICI
Matematica, informatica,elettrotecnica, fisica,
SisElnTA1 020422
© 2002 DDC 3
Page 3
020422 - 5 SisElnTA1 - © 2002 DDC
ELETTRONICHESPECIALISTICHE
ELETTRONICHESPECIALISTICHE
Corsi di Elettronica di base
Concetti base e metodologie,funzioni dei moduli,segnali e interfacciamento
Struttura interna dei moduli,modelli,componenti,tecnologie
SISTEMIELETTRONICI
ELETTRONICHESPECIALISTICHE
Matematica, informatica,elettrotecnica, fisica,
COMPONENTI ETECNOLOGIE
020422 - 6 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Corso “Sistemi Elettronici”
SISTEMAAPPLICAZIONE
STRUTTURA
COMPONENTI
TECNOLOGIA
MODULOFUNZIONE
SisElnTA1 020422
© 2002 DDC 4
Page 4
020422 - 7 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Struttura di questo corso
A introduzione
B moduli analogici
C amplificatori operazionali
D moduli digitali
E sistemi elettronici numerici
F stili di progetto
30 lezioni video
esercitazioni,laboratori
18 ore
Homework
~ 90 ore
020422 - 8 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Lezioni video
• Corso sperimentato presso ilPolitecnico di Torino nell’AA 2001-2002
• Soluzione provvisoria per il corso teledidattico:– Riutilizzo parziale di corsi video esistenti:
“Elettronica I” e “Elettronica II”» ripetizioni, ridondanze, …
– Lezioni o altro materiale di inquadramento eraccordo
– Materiale per autoistruzione: sito WEB
SisElnTA1 020422
© 2002 DDC 5
Page 5
020422 - 9 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Contenuto di questa lezione (A1)
• Quali obiettivi ha questo corso
• Come è organizzato
• Test prerequisiti
• Perché si inizia dai sistemi
• Un esempio di sistema complesso
• Scomposizione funzionale,
• I livelli di descrizione
020422 - 10 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Materiale didattico - 1
• testo di riferimento:R.C. Jaeger: MICROELETTRONICAMcGraw Hill (IT) 1998
• altri testi adeguati:– J. Millman, A. Grabel: Microelectronics (II ed.),
McGraw Hill/Boringhieri
– A.Sedra, K.Smith: Circuiti per la microelettronica,Saunders publishing/Ediz. Ingegneria 2000.
• Per tutti meglio l’edizione inglese !
SisElnTA1 020422
© 2002 DDC 6
Page 6
020422 - 11 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Materiale didattico - 2
• Cartelli usati nelle lezioni video– Elettronica I: ed. Pitagora– Elettronica II: ed Levrotto e Bella
• Materiale su web– copie dei lucidi, manuali e guide, simulatori
– esercizi ed esempi di esami
• La collocazione del materiale viene indicatanei tutorati.
020422 - 12 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Contenuto di questa lezione (A1)
• Quali obiettivi ha questo corso
• Come è organizzato
• Test prerequisiti
• Perché si inizia dai sistemi
• Un esempio di sistema complesso
• Scomposizione funzionale,
• I livelli di descrizione
SisElnTA1 020422
© 2002 DDC 7
Page 7
020422 - 13 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Prerequisiti
• Per il modulo sono richieste conoscenze di:• elettrotecnica
– risoluzione di reti RLC con generatori pilotati– metodo simbolico
• matematica– sistemi di equazioni lineari, equazioni differenziali– serie di Fourier
• informatica– algebra di Boole
020422 - 14 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Verifica dei prerequisiti
• E’ disponibile un test iniziale– non influisce sulla valutazione finale,– obiettivo:
» verificare il possesso dei prerequisiti,» valutare se si è in grado di seguire
proficuamente il modulo,» selezionare cosa è bene ripassare.
• la verifica e ripasso dei prerequisiti fanno partedegli homework.
D
SisElnTA1 020422
© 2002 DDC 8
Page 8
020422 - 15 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Test prerequisiti
• Reperibilità indicata dai poli teledidattici.
• Stampare e compilare il modulo:– domande a risposte multiple– indicare la risposta che si ritiene corretta
– chiudere la compilazione entro 20’, anche seincompleta
• Verificare le soluzioni
• Autocorrezione D
020422 - 16 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Contenuto di questa lezione (A1)
• Quali obiettivi ha questo corso
• Come è organizzato
• Test prerequisiti
• Perché si inizia dai sistemi
• Un esempio di sistema complesso
• Scomposizione funzionale,
• I livelli di descrizione
SisElnTA1 020422
© 2002 DDC 9
Page 9
020422 - 17 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Sistemi elettronici e moduli
• Un sistema elettronico è fatto di moduliinterconnessi.
020422 - 18 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Perché iniziamo dai sistemi ?
• La maggior parte dei progettisti utilizza modulie componenti costruiti da altri.
SisElnTA1 020422
© 2002 DDC 10
Page 10
020422 - 19 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Perché iniziamo dai sistemi ?
• Per usare un modulo serve conoscere ilcomportamento esterno, non la strutturainterna.
– Cosa fa il modulo ?» FUNZIONE
– Come parla con gli altri moduli ?» SEGNALI
– Quanta e quale energia richiede ?» ALIMENTAZIONE
020422 - 20 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Cosa sono i “segnali” ?
• Nei sistemi elettronici l’informazione èassociata a grandezze elettriche
– tensioni– correnti– frequenza
• Queste grandezze sono i segnali
• Per trasportare informazione occorronovariazioni
SisElnTA1 020422
© 2002 DDC 11
Page 11
020422 - 21 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Sistema di riferimento
• Sistema di riferimento per questa lezione:
telefono cellulare– parte del sistema servizi/rete/terminali utente,
– sistema complesso (~100.000.000 transistori),
– campionario di diversi aspetti dell’elettronica,
– funzioni diversificate
– tecnologie moderne
020422 - 22 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Oggetto dell’analisi
• Come possiamo analizzare, descrivere,capire oggetti complessi ?
• Come possiamo descrivere funzioni estrutture ?–Analisi della struttura
»come è fatto ?–Scomposizione funzionale
»cosa fa ?
SisElnTA1 020422
© 2002 DDC 12
Page 12
020422 - 23 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Primi passi per unadescrizione in termini distruttura:
- scomposizione in unità (fisiche) più semplici
- individuare le funzioni di ogni unità.
Struttura di oggetto IT
020422 - 24 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Componenti, supporti, connessioni
Sono riconoscibilicomponenti elementari(resistenze,condensatori, transistori,circuiti integrati, ...),strutture di supporto e diinterconnessione(circuito stampato, cavi,connettori, …),trasduttori (altoparlante,microfono, display,antenna, …)
SisElnTA1 020422
© 2002 DDC 13
Page 13
020422 - 25 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Circuiti integrati
Cuore del C.I. è unapiastrina di silicio che puòospitare un gran numero dielementi attivi (transistori) -anche qualche 10M.
Continuando lascomposizione arriviamoai circuiti integrati
020422 - 26 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Scomposizione funzionale
MODULIFUNZIONALI
SENSORItastiera,microfono,antenna,..
ATTUATORIauricolare,display,antenna,...
SISTEMA ELETTRONICO
SisElnTA1 020422
© 2002 DDC 14
Page 14
020422 - 27 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Schema a blocchi primo livello
020422 - 28 SisElnTA1 - © 2002 DDC
MICROP.DSP,MEM
TRASDUTTORI: AP, MK,
TASTIERA, DISPLAY
RICEVITOREDEMODULATORE
CATENA RX
CATENA TX
DEVIATOREDI ANTENNA
Schema a blocchi comprensibile
OSCILLATORIRX E TX
CONTROLLOPOTENZA
MODULATORE
A/D
D/A
ALIMENTAZIONE
SisElnTA1 020422
© 2002 DDC 15
Page 15
020422 - 29 SisElnTA1 - © 2002 DDC
DEVIATOREDI ANTENNA
Blocco 1: deviatore di antenna
HARMONICFILTER
GSM
DCS
PCS
ANTENNASWITCH
Tx ENGSM ENDCS ENPCS EN
RCFilter
ANTENNA
TX (PA)
RX
020422 - 30 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Deviatore di antenna: funzione
DescrizioneFUNZIONALE
Gruppo di modulicorrelati a unaspecifica funzione:
commutarel’antenna tratrasmettitori ericevitori.
HARMONICFILTER
GSM
DCS
PCS
ANTENNASWITCH
Tx ENGSM ENDCS ENPCS EN
RCFilter
ANTENNA
TX (PA)
RX
SisElnTA1 020422
© 2002 DDC 16
Page 16
020422 - 31 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Schema elettrico deldeviatore.
sono riconoscibilicomponentielementari (R, C,FET) e le lorointerconnessioni
ANTENNASWITCH
Deviatore di antenna: schema
V3
Rx3 Rx2
V2
Tx Rx1
V1
Ant
020422 - 32 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Deviatore di antenna: struttura
Aspetto fisico del deviatore; all’internosono presenti resistenze,condensatori, transistori collegaticome indicato nello schema elettrico.
ANTENNASWITCH
V3
Rx3 Rx2
V2
Tx Rx1
V1
Ant
SisElnTA1 020422
© 2002 DDC 17
Page 17
020422 - 33 SisElnTA1 - © 2002 DDC
MICROPDSP,MEM,
...
Ancora schema a blocchi
A/D
D/A
• Amplificatori, filtri
• Oscillatori
• Convertitori A/D e D/A
• Sommatori, Moltiplicatori
• Memoria, microprocessori• Digital Signal Processor• Interfaccia display, SIM
ALTR
I M
OD
ULI
TASTIERA, DISPLAY, AURICOLARE, ANTENNA, ...
020422 - 34 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Moduli digitali - 2
• Sommatori
• Moltiplicatori
• Filtri
• Interfaccia display
• Interfaccia SIM
• CPU
• Memoria
MEMORIA
ACCUMULATORE
SOMMATORE
REGISTRO A
UNITA’ARITMETICA
SisElnTA1 020422
© 2002 DDC 18
Page 18
020422 - 35 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Perché iniziamo dai sistemi ?
• Per usare un modulo serve conoscere ilcomportamento esterno, non la strutturainterna.
– Cosa fa il modulo ?» FUNZIONE
– Come parla con gli altri moduli ?» SEGNALI
– Quanta e quale energia richiede ?» ALIMENTAZIONE
020422 - 36 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Da dove arriva l’energia ?
• Segnali (trasportano informazione)• Alimentazioni (trasportano energia)
• L’energia richiesta per il funzionamento vienedistribuita come tensione continua.
Val
GND
INFOIN
INFOOUT
SisElnTA1 020422
© 2002 DDC 19
Page 19
020422 - 37 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Sottosistema di alimentazione
• Il sottosistema di alimentazione è complesso:– obiettivi di progetto
» ridurre la produzione di calore» massima durata e rapida ricarica delle batterie» minimo inquinamento (batterie)
– moduli» alimentatore da rete, regolatori» distribuzione e gestione della potenza» batteria/caricatore
020422 - 38 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Obiettivi di questa lezione (A1)
• Quali obiettivi ha questo corso
• Come è organizzato
• Test prerequisiti
• Perché si inizia dai sistemi
• Un esempio di sistema complesso
• Scomposizione funzionale,
• I livelli di descrizione
SisElnTA1 020422
© 2002 DDC 20
Page 20
020422 - 39 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Prerequisiti lezione A2
• Descrizione e analisi di segnali– Trasformata di Fourier– Spettro di un segnale– Segnali aleatori– Numerazione e codici binari
• Riferimenti sul testo (Jaeger):– 1.2 Classificazione dei segnali– 1.3 Notazioni– 1.4 Risoluzione di circuiti– 1.5 Spettro in frequenza dei segnali
020422 - 40 SisElnTA1 - © 2002 DDC
Top Related