LABORATORIO 2

LABORATORIO 2

_
iten
Ultimo aggiornamento 30/06/2021 22:19
Codice
66576
ANNO ACCADEMICO
2021/2022
CFU
13 cfu al 2° anno di 8758 FISICA (L-30) GENOVA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE
FIS/01
LINGUA
Italiano
SEDE
GENOVA (FISICA )
periodo
Annuale
propedeuticita
materiale didattico

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

ll corso fornisce allo studente gli elementi di base necessari per l’analisi e la progettazione di semplici circuiti elettronici, sia analogici che digitali, per il trattamento e l'acquisizione di segnali. Nel primo modulo sono introdotte le basi dell'analisi circuitale e le caratteristiche principali di filtri e amplificatori analogici. Nel secondo modulo sono illustrati i principi dell'elettronica digitale con particolare riferimento ai concetti fondamentali e alla strumentazione necessaria per l'acquisizione dei segnali e la loro conversione analogico/digitale e digitale/analogico.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Alla fine del corso, gli studenti avranno sviluppato la capacità di:
- utilizzare i principali strumenti adottati per l’analisi di circuiti elettronici, avendone compresi i principi di funzionamento;
- progettare e realizzare circuiti analogici volti al trattamento di segnali in corrente continua e alternata;
- progettare circuiti digitali a partire dalle specifiche desiderate o dalla descrizione del comportamento algoritmico da implementare;
- interfacciare microcontrollori e sistemi a microprocessore con i suddetti strumenti e circuiti;
- comprendere la progettazione di un esperimento che operi una misura fisica basandosi fortemente su circuiti elettronici, sviluppando la capacità critica necessaria a modificare il progetto stesso;
- comunicare tramite il corretto linguaggio tecnico / scientifico le specifiche dei circuiti realizzati e i risultati delle proprie esperienze.

Modalità didattiche

Il corso prevede lezioni frontali di teoria (circa 80 ore) e esercitazioni di laboratorio (circa 80 ore complessive)

La frequenza è obbligatoria per le esercitazioni in laboratorio e fortemente consigliata per le lezioni frontali.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Circuiti elettrici in corrente continua. Corrente, tensione, potenza, leggi di Kirchhoff. Resistori, generatori di tensione e di corrente, ideali e reali. Analisi dei nodi, principio di sovrapposizione, teoremi di Thevenin e Norton e circuiti equivalenti. Condensatori e induttori. Studio del comportamento al transiente e a regime per circuiti del primo ordine in serie e in parallelo.

Circuiti elettrici in corrente alternata. Analisi di circuiti del primo ordine in regime sinusoidale, nel dominio del tempo e tramite metodo dei fasori. Risposta in frequenza e diagrammi di Bode. Circuiti del secondo ordine, circuito RLC, circuiti risonanti. Uso del programma di simulazione LTSPICE.

Semiconduttori, giunzione PN, diodo, transistor, MOSFET. Circuiti integrati, amplificatore operazionale, amplificatore invertente e non invertente. Circuiti sommatori, integratori, derivatori, comparatori, raddrizzatori. Feedback e applicazioni a circuiti con amplificatori operazionali. Filtri attivi: passa basso, passa alto, passa banda. Misure a quattro fili, amplificatore per strumentazione e sua caratterizzazione.

Sistemi digitali, algebra booleana e implementazione reale di porte logiche. Circuiti logici combinatori e sequenziali. Convertitori digitale/analogico e analogico/digitale. Costruzione di automi e mappe di Karnaugh.

Circuiti programmabili e microcontrollori. Sviluppo di automi e programmi di controllo e acquisizione dati tramite porta seriale e schede Arduino.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Millmann, Grabel / Millmann, Halkias - Microelettronica - McGraw-Hill
Horowitz, Hill - The art of electronics - Cambridge University Press

I lucidi delle lezioni sono resi disponibili su Aulaweb

DOCENTI E COMMISSIONI

Ricevimento: Tutti i giorni su prenotazione via e-mail

Ricevimento: Tutti i giorni, previa prenotazione via e-mail all'indirizzo: carlo.schiavi@ge.infn.it

Ricevimento: L'orario di ricevimento è libero, previo appuntamento telefonico o via email. Dipartimento di Fisica, via Dodecaneso 33, 16146 Genova piano 2, studio L202 telefono: 010 3536652 email: lea.dinoto@ge.infn.it  

LEZIONI

Modalità didattiche

Il corso prevede lezioni frontali di teoria (circa 80 ore) e esercitazioni di laboratorio (circa 80 ore complessive)

La frequenza è obbligatoria per le esercitazioni in laboratorio e fortemente consigliata per le lezioni frontali.

INIZIO LEZIONI

Vedi Manifesto Laurea in Fisica 2021/2022 e sito di Ateneo https://easyacademy.unige.it/portalestudenti/

ORARI

L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.

ESAMI

Modalità d'esame

L'esame consiste in due prove:

- una prova pratica in laboratorio volta a determinare le capacità dello studente di progettare, costruire e caratterizzare un circuito, analogico o digitale, di tipologia simile a quelli visti nelle esercitazioni guidate svolte durante l'anno

- una prova orale in cui vengono verificate conoscenza e grado di comprensione degli argomenti teorici svolti durante il corso

Modalità di accertamento

Nella prova pratica viene valutata la capacità di progettare circuiti analogici e digitali a partire dalle specifiche richieste.
Nei casi in cui sia prevista la realizzazione pratica di un prototipo, ne viene richiesta e valutata la caratterizzazione tecnica.
Nella prova orale, oltre a una ulteriore verifica delle capacità di progettazione, viene anche sondata la comprensione teorica dei concetti esposti nel corso.