ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| ELEMENTI DI ELETTRONICA | ING-INF/01 | LEZIONI | 60 |
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Principio di funzionamento e impiego dei principali blocchi funzionali analogici (amplificatori, comparatori) e digitali (porte logiche, reti combinatorie (multiplexer, demultiplexer, sommatori, ecc.), reti sequenziali (flip-flop, contatori, registri, ecc.). Elementi di architettura degli elaboratori (microcontrollori, PLC, calcolatori). Principio di funzionamento e applicazioni di circuiti, sensori e trasduttori per la misura di grandezze elettriche (tensione, corrente, resistenza elettrica) e non elettriche (temperature, deformazioni, forze, pressioni, accelerazioni).
Students are expected to acquire basic knowledge in the field of analog and digital electronics (amplifiers, filters, comparators and their properties, boolean algebra, combinational and sequential circuits, analog-to-digital and digital-to-analog converters, basic computer architecture, measurement methods of electrical and non-electrical quantities based on electronic instrumentation.
Durante l'erogazione del corso vengono proposti (oltre a quelli presentati e svolti in aula) esercizi che lo studente può svolgere autonomamente, allo scopo di verificare l'effettiva comprensione degli argomenti svolti.
Ongoing assessment to self-monitor academic progress will be possible by trying to solve simple the problems listed in the course material.
Lo studente sarà in grado di comprendere le principali caratteristiche dei sistemi elettronici (amplificatori, convertitori analogico-digitale e digitale-analogico, trasduttori) che utilizza, oltre alla ragione del loro impiego.
The student will be able to understand the main characteristics of electronic devices such as amplifiers, A-D and D-A convertrrs, filters, comparators, and the reason why such devices are used.
Le conoscenze e la capacità acquisite saranno oggetto di verifica durante l'esame finale.
During the oral exam the student must be able to demonstrate his/her knowledge of the course material and be able to discuss the reading matter thoughtfully and with propriety of expression.
Lo studente sarà in grado di interagire con esperti in campo elettronico e comprendere le principali caratteristiche dei sistemi elettronici (amplificatori, convertitori analogico-digitale e digitale-analogico, trasduttori) che utilizza, oltre alla ragione del loro impiego.
The student are expected to widen their knowledge in the field of electrical and electronic systems, to be able to operate and maintain electronic systems (i.e. the one found in control or measurement systems) as well as to be able to communicate with electronic-engineering experts.
Verranno valutate
Students are expected to be able to
Teoria delle reti elettriche, teoria dei sistemi (sistemi lineari, funzione di trasferimento, risposta in frequenza, diagrammi di Bode).
Basic network theory (DC, sinusoidal), system theory, transfer function, frequency response, Bode plots.
L'erogazione del corso avviene mediante lezioni frontali, con la possibilità di alcune ore di esercitazione in laboratorio.
Viene reso dispoibile materiale didattico (dispense, esercizi, ecc.) mediante il portale Moodle di e-learning.
Delivery: face to face; a few hours of lab activitiy are possible.
Attendance: recommended
Introduzione. Segnali, segnali elettrici, segnali analogici e segnali digitali. Informazione e segnali.
Eletronica analogica. Dispositivi elettronici e circuiti integrati. I principali sistemi per l'elaborazione di segnali analogici: amplificatori, filtri, comparatori. L'amplificatore operazionale e le sue principali applicazioni, lineari e non lineari, per l'elaborazione di segnali analogici.
Elettronica digitale. Algebra di Boole, porte logiche, reti combinatorie e loro sintesi mediante porte logiche. Reti combinatorie di particolare interesse (multiplexer e demultiplexer, codificatori e decodificatori, sommatori (half adder e full adder), ALU...) e loro applicazioni. Reti sequenziali di particolare interesse (flip-flop, contatori, registri, ...) e loro applicazioni.
Architettura degli elaboratori. Cenni sull'architettura e le principali proprietà degli elaboratori (personal computer, microcontrollori, PLC).
Conversione analogico-digitale (A-D) e digitale-analogico (D-A). La conversione da analogico a digitale. Le principali architetture di convertitori A-D e D-A e le loro caratteristiche. Problemi intrinseci al processo di conversione da analogico a digitale: l'errore di quantizzazione.
Cenni di teoria dei segnali. Analisi di Fourier e spettro di un segnale. Studio dei segnali nel dominio della frequenza. Campionamento di un segnale, effetti sul suo spettro, ricostruzione del segnale tempo-continuo.
Metodi di misura. Strumenti elettronici di misura di grandezze elettriche (tensione, corrente, resistenza) e non elettriche (spostamenti, deformazioni, temperature, accelerazioni, ...).
Dispositivi elettronici. Cenni sulla struttura e sul principio di funzionamento del MOSFET come esempio di dispositivo elettronico alla base di circuiti elettronici analogici e digitali.
Introduction. Signals and information, electrical signals.
Analog systems. Electronic devices and integrateed circuits. Basic analog systems for analog signal conditioning: amplifiers, filters, comparators. The operationl amplifier (O.A.), main features and applcations (linear and non-linear).
Digital systems. Boolean algebra, logic gates, basic combinational circuits, specific purpose combinational circuits (multiplexers/demultiplexers, encoders/decoders, adders, ALU, ...) and sequential circuits (flipflops, registers, counters, ...) and their applications.
Computer architecture. Basics on computer architecture (PCU, RAM/ROM memory, buses, input/output devices); PC's, microcontrollers, PLC's.
Analog to digital (A-D) and digital to analog (D-A) conversion. A-D and D-A conversion; main A-D and D-A architectures, conversion and quantization error.
Signal Theory. Fourier analysis, signal spectrum, representation and analysis of a signal in the frequency domain. Signal sampling, signal reconstruction after sampling.
Measurement techniques. Electronic measurement techniques and instruments for both electrical (voltage, current, resistance) and non-electrical (force, strain, acceleration, temperature, ...) quantities.
Electron devices. Basics on MOSFET's structure and operating principle as an example of a device useful for both analog and digital applications.
I testi 2 e 3 (per il n.2, un'edizione precedente) sono disponibili presso la biblioteca di Integneria.
Books 2 and 3 are available in the Engineering School library.
Il registro delle lezioni viene aggiornato (almeno) settimanalmente durante l'erogazione del corso. Il materiale didattico prodotto dal docente viene reso disponibile dall'inizio del corso ed eventualmente aggiornato durante il periodo di lezioni.
Further details about the lectures can be obtained from: https://elearn.ing.unipi.it/mod/url/view.php?id=34575
L'esame è composto dalla sola prova orale, durante la quale potrà essere richiesto lo svolgimento di semplici calcoli finalizzati al dimensionamento di componenti nei circuiti argomento dell'interrogazione.
Oral examination. Students are also expected to be able to solve simple numerical problems during the examination.
Registro delle lezioni A.A.2021-22: https://unimap.unipi.it/registri/dettregistriNEW.php?re=3323215::::&ri=8052
Moodle (A.A.2019-20): https://elearn.ing.unipi.it/enrol/index.php?id=1829
https://elearn.ing.unipi.it/mod/url/view.php?id=34575
https://elearn.ing.unipi.it/course/view.php?id=1395
