I prerequisiti che lo studente dovrebbe possedere per seguire il corso in modo proficuo riguadano la conoscenza dell'elettronica di base e della teoria dei segnali.

Il coso viene tenuto in italiano con lezioni frontali alla lavagna, volte a spiegare gli argomenti di libri e dispense messe a disposizione degli studenti sul sito web elearning. Le esercitazioni sperimentali vengo effettuate in laboratorio formando dei gruppi e le esperienze da effettuare spiegate preliminarmente alla lavagna . Gli studenti possono usufruire del ricevimento e della email del docente per chiarimenti tematici e organizzativi.

1. INTRO: Introduzione al corso. MISURA: Concetto di processo di misura (con schema a blocchi). Classifica degli strumenti (di misura, di stimolo e composti). Strumenti di misura passivi/attivi/a bilanciamento. Concetto di errore assoluto, relativo e percentuale. Definizione di accuratezza, risoluzione, sensibilità, precisione. Errore sistematico/casuale. Concetto di campione di riferimento e di unità di misura; Sistema Internazionale (S.I.). Standard prototipo e standard intrinseci; standard primari, secondari e di lavoro. Esempio dello standard primario di tensione basato sull’effetto Josephson.
2. ADC: Schema a blocchi e funzionamento. Struttura di una porta di campiona- mento. Architettura di conversione A/D.Caratteristica ingresso-uscita di un convertitore A/D. Concetto di errore di quantizzazione. Parametri statici di un convertitore A/D: end point line, offset error, gain error, INL, DNL. Dettagli su risoluzione e velocità di conversione di architetture ADC (Flash, Flash-pipeline, SAR, Integrativo, Δ-Σ). Schema e funzionamento di: convertitore Flash, convertitore Flash-pipeline. Convertitore A/D SAR, integrativo a doppia rampa (schema circuitale e funzionamento). Effetto degli offset sul com- paratore e sull’integratore interni allo schema. Parametri dinamici di un convertitore A/D: SNR, SINAD, ENOB, banda analogica. Dipendenza di SNR e SINAD dalla frequenza d’ingresso. DAC: Introduzione ai convertitori D/A, con relativa caratteristica ingresso-uscita. 
3. DAC: Parametri statici di un convertitore D/A: offset error, gain error, INL, DNL. Schema e funzionamento di due architetture: DAC a resistenze pesate e DAC ladder. 
4. OSCILLOSCOPIO: Oscilloscopio digitale: introduzione e principio di funzionamento, condizionamento del segnale in ingresso, campionamento, conversione in digitale e memorizzazione dei campioni. Sensibilità verticale e base dei tempi. Il sistema di trigger. Uso dell'oscilloscopio: comandi principali: sensibilità verticale e base dei tempi, uso del trigger.  Interpolazione dei dati. Campionamento in tempo reale e campionamento in tempo equivalente (casuale e sequenziale). Attenuatori compensati; la sonda come attenuatore compensato. Misure con l'oscilloscopio. Specifiche e criteri di valutazione di un oscilloscopio. Caratteristiche degli oscilloscopi Agilent 54600B e U1602A/1604A. 
5. DMM: Struttura generale di un DMM con schema a blocchi. Schema del blocco di condizionamento di un DMM.Schemi circuitali di attenuatori DC (con selettore a valle e a monte del partitore resistivo); considerazioni sull’off- set di corrente e tensione delle due architetture; possibili soluzioni per generare attenuazioni diverse, in partico- lare usando un amplificatore a guadagno variabile. Schema di un attenuatore compensato a doppio stadio; metodi per ricavare un parametro costante da un segnale periodico in uscita dall’attenuatore (valore di picco, valor medio, valore efficace). Schema di un diodo di precisio- ne; metodo di estrazione del valore efficace. Misura di corrente con un DMM. Concetto di rumore; definizione del rapporto segnale-rumore (SNR) e dei vari tipi di rumore (termico, shot e flicker) con relativa densità spettrale di potenza e potenza di rumore. Uso di un amplificatore transresistivo per misure di corrente.  Misure di resistenza con un DMM: metodo a tensione impressa e a corrente impressa (due schemi diversi per ogni metodo, con rispettive condizioni sul valore delle resistenze in esame).
6. ELETTROMETRO: Caratteristiche di un elettrometro; schema di un elettrometro per misure di tensione (con considerazioni sui generatori di offset), e due schemi alternativi per le misure di corrente. Uso di un elettrometro come coulombimetro: schema circuitale e considerazioni sui generatori di offset; limi- tazioni sui tempi di misura. Schema di un cavo coassiale; conseguenze della presenza di R e C di perdita. Sche- ma di un cavo triassiale (con spiegazione del funzionamento del terminale di guardia). 
7. PICOAMPEROMETRO E MICROOHMETRO: Funzione di un pico- amperòmetro; tecniche per misurare una resistenza con un micro-ohmetro (misura a due e a quattro contatti). NANOVOLTMETRO: Modello di amplificatore ideale con generatori di rumore; definizione di NF (noise figure) e dipendenza di NF dalla resistenza di sorgente. 
8. NANOVOLTEMETRO: Formula di Friis per NF; temperatura di rumore. Nanovoltmetro (introduzione del filtro passabasso in ingresso; relazione tra la resistenza interna della sorgente ed il tempo di misura). Relazione fra NF, SNRin e SNRout. Minimizzazione di NF attraverso l’uso di un amplificatore a chopper. 
9. SMU: Funzioni e caratteristiche di uno SMU; esempi di utilizzo dello strumento e spiegazione delle due modalità: ge- neratore di tensione - misuratore di corrente/generatore di corrente - misuratore di tensione. (Giuseppe Barillaro)
10. ANALIZZATORE DI SPETTRO: definizione di analizzatore di spettro e tipologie di analizzatore di spettro. Struttura di un analizzatore di spettro a scansione.Parametri di merito di un analizzatore di spettro a scansione( RBW - resolution band width). Parametri di merito di un analizzatore di spettro a scansione (RBW, risoluzione frequenziale, sensibilità, selettivi- tà). Struttura di un analizzatore a banco di filtri. Struttura e analisi di un analizzatore dinamico di segnali (DSA).  Definizione di THD (total harmonic distortion); due schemi alternativi per la misura di distorsioni. FREQUENZIMETRO e FASOMETRO: Misure di frequenza tramite contatori (periodimetro e frequenzimetro); ulteriore schema per la misura dello sfasamento tra due segnali isofrequenziali.
11. SINTESI DI FREQ: Sintesi di frequenza diretta e indiretta. Sintesi analogica diretta e sintesi digitale diretta; generatore di gruppi spettrali (schema). Funzionamento del phase jumper/tuning word. Sintesi di frequenza diretta e indiretta. Sintesi analogica diretta e sintesi digitale diretta; generatore di gruppi spettrali (schema). Funzionamento del phase jumper/tuning word. 
12. LABORATORIO: Utilizzo dei principali strumenti di misura per la caratterizazzioen dei dispositivi e circuiti.

B. Neri, G. Basso, "Appunti di Strumentazione Elettronica", Arnus University Books, Pisa, 2011.

D. Buchla, W. McLachlan, "Applied Electronic Instrumentation and Measurement", Prentice Hall, 1992.

Dispense, esercizi e materiali diversi distribuiti tramite il sito del corso (servizio e-learning  https://elearn.ing.unipi.it/).

Nessuna

Prova orale, che consiste in un colloquio tra il candidato e il docente, o anche tra il candidato e altri collaboratori del docente titolare. Durante la prova orale potrà essere richiesto al candidato di risolvere anche problemi/esercizi scritti, davanti al docente o in separata sede (come puó accadere quando si danno al candidato alcuni minuti durante i quali si sposta su un tavolo vicino e l'interrogazione del docente prosegue con altri candidati). 

Verranno inoltre valutate le relazioni relative alle esercitazioni sperimentali effettuate in laboratorio dal candidato. 

nessuna

Nessuna