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ITIS G.C. FACCIO - VERCELLI
CLASSE 5ª INFORMATICA - PROGETTO ABACUS - a.s. 2009/10
PROGRAMMA DI "ELETTRONICA E TELECOMUNICAZIONI"
* PROF. ING. MASSIMO BRUSA *
Riferimenti bibliografici:
Rif.1) L'ELETTRONICA - ELETTRONICA E TELECOMUNICAZIONI
(E. Ambrosini - R. Lorenzi) EDIZIONI TRAMONTANA
(edizione gennaio 2007)
TS469LA ISBN 978-88-23304-48-2
Rif.2) L’ELETTRONICA – PROGRAMMABILE E ANALOGICA
(Enrico Ambrosini, Ippolito Perlasca)
EDIZIONI TRAMONTANA
(edizione gennaio 2007)
TS468LA ISBN 978-88-23304-46-8
Rif.2) Modulo F - ACQUISIZIONE E CONVERSIONE DATI
Unità di lavoro F2 – Conversione dati (A/D e D/A)
SCHEDA INTEGRATIVA 4 PAG. 327
- Switch e multiplexer analogici
- Schema generale di un sistema di acquisizione, elaborazione e distribuzione dati
multicanale (con particolare riferimento alla trasduzione di grandezze lentamente
variabili nel tempo)
1 – Introduzione (pag. 273)
2 – Conversione D/A
Caratteristiche fondamentali di un DAC
- tensione in uscita
- tensione di fondoscala
- risoluzione
- massima tensione di uscita
APPROFONDIMENTO 1: Parametri per la valutazione di un DAC e cause di errori
- caratteristica ingresso-uscita
- errore di offset
- errore di guadagno
- errore di non linearità
- errore di non linearità differenziale
- non linearità non monotonica
- tempo di assestamento
- transitori spuri (glitch)
3 - Le possibili architetture dei convertitori D/A
- DAC a resistori pesati
Inconvenienti del DAC a resistori pesati
- DAC a rete R-2R
Inconvenienti del DAC a rete R-2R
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- DAC a rete R-2R a scala invertita (pag. 321)
4 – Conversione A/D
Caratteristiche fondamentali di un ADC
- intervallo di quantizzazione o quanto
- errore di quantizzazione
- soglia tra un codice ed il successivo
- tensione di fondo scala
- massima tensione d'ingresso
- caratteristica di trasferimento di un ADC ideale a 3 bit
5 – Architetture dei convertitori A/D
- il convertitore parallelo (flash)
- il convertitore a gradinata (counting ADC)
- il servo-convertitore (tracking ADC)
- il convertitore ad approssimazioni successive (SAR ADC)
APPROFONDIMENTO 3: Parametri e cause di errore nei convertitori A/D
6 – La conversione A/D e il problema dell’acquisizione di grandezze variabili nel tempo.
- calcolo della massima frequenza del segnale d’ingresso elaborabile da un ADC, in
base al tempo di conversione e alle specifiche del teorema del campionamento di
Shannon.
TEST DI VERIFICA (p.310): 4-5-7-8-9-10-11-12-13-14-15
PROBLEMI SVOLTI (p.311): PROBLEMI DA SVOLGERE (p. 319): Rif.1) Modulo A - IL REGIME SINUSOIDALE
Unità di lavoro A2 – Le reti a regime sinusoidale
1 – La funzione sinusoidale
Genesi della sinusoide
Parametri di una sinusoide (pulsazione, frequenza, periodo, valore di picco, fase)
La serie di Fourier
Lo spettro delle ampiezze in rappresentazione polare
2 - Rappresentazione vettoriale delle grandezze sinusoidali
- isofrequenziali con stessa fase
- isofrequenziali con fase diversa
- il metodo simbolico
3 – I componenti passivi lineari a regime sinusoidale
TEST DI VERIFICA (p.38): PROBLEMI SVOLTI (p.38): PROBLEMI DA SVOLGERE (p. 44): Rif.1) Modulo B - IL DOMINIO DELLA FREQUENZA
Unità di lavoro B1 – L’analisi armonica
1 – I segnali periodici e la serie di Fourier
Segnali trigonometrici
Le armoniche
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La serie di Fourier e il teorema di Fourier
Lo spettro delle ampiezze in rappresentazione polare
2 - Alcuni casi specifici di spettri di segnali periodici (pagg. 53-54-55, cenni)
- Onda quadra alternata
- Onda quadra con valore minimo nullo
- Segnale impulsivo
- Segnale triangolare
Alcune conclusioni importanti sull’analisi degli spettri
5 – L’analizzatore di spettro
- struttura e spettro misurato
TEST DI VERIFICA (p.66): 2-5-6-7
PROBLEMI SVOLTI (p.66): PROBLEMI DA SVOLGERE (p. 70): Unità di lavoro B2 – I diagrammi di Bode
1 – Analisi di un circuito lineare a regime sinusoidale (solo cenni)
- la funzione di trasferimento
- metodo simbolico per l’analisi dei circuiti lineari a regime sinusoidale
2 – Come ricavare la funzione di trasferimento di un circuito
- risposta in frequenza a regime sinusoidale e in funzione di ω
3 – Poli, zeri e fattorizzazione della funzione di trasferimento
- poli e zeri di una fdt
- 1ª e 2ª forma fattorializzata della fdt
4 – Risposta in frequenza e diagrammi di Bode
- teorema della risposta in frequenza
- utilità della scala logaritmica
- come posizionarsi su una scala logaritmica
- il decibel (dB)
APPROFONDIMENTO 1: fisica realizzabilità di una funzione di trasferimento
5 – I diagrammi di Bode in un caso semplice: il filtro RC passa-basso
- filtro RC passa-basso del 1° ordine
- modulo della fdt e fase della fdt: diagrammi asintotici e reali
- pulsazione di taglio e frequenza di taglio
6 – Il filtro RC passa-alto
- filtro RC passa-alto del 1° ordine
- modulo della fdt e fase della fdt: diagrammi asintotici e reali
- pulsazione di taglio e frequenza di taglio
7 – Tracciamento dei diagrammi di Bode con poli e zeri reali
- diagramma del modulo
- diagramma della fase
- metodi semplice per tracciare i diagrammi di Bode
nell’ipotesi che non ci siano zeri e poli nell’origine
nell’ipotesi che ci siano zeri e poli nell’origine
8 – Filtri passivi di ordine superiore al primo
- filtro RC passa-banda
rete di Wien
filtro a banda larga e filtro a banda stretta
TEST DI VERIFICA (p.96): 1-2-3-4-5
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PROBLEMI SVOLTI (p.96): 1-2-4-9-10-14
PROBLEMI DA SVOLGERE (p. 103): 16-17-18-19-20-22
Unità di lavoro B3 – Le trasformazioni
1 – Trasformata di Laplace
- utilità della trasformata di Laplace
- trasformazione e antitrasformazione
2 – Studio di un circuito tramite la trasformata di Laplace
- proprietà delle L-trasformate
- applicazione del metodo a un circuito
- L-trasformazione dei componenti passivi
TABELLA 1: trasformate di Laplace (p. 110)
APPROFONDIMENTO 2: la funzione di trasferimento
TEST DI VERIFICA (p.113): 1-2-3
PROBLEMI SVOLTI (p.113): PROBLEMI DA SVOLGERE (p.114): Rif.1) Modulo C - LA RISPOSTA IN FREQUENZA
Unità di lavoro C1 – Amplificatori con operazionali
1 - Premessa
2 - Frequenza di taglio inferiore: il filtro attivo passa-alto
- passa-alto invertente
- passa-alto non invertente
3 - Frequenza di taglio superiore: i filtri attivi passa-basso e passa-banda
- passa-basso invertente
- passa-basso non invertente
- passa-banda invertente
- passa-banda non invertente (es 1 p.125)
4 - Limiti in frequenza di un operazionale reale
- GBW
- Slew rate
- Calcolo del limite di frequenza di un OP-AMP per segnali triangolari
- Calcolo del limite di frequenza di un OP-AMP per segnali sinusoidali
TEST DI VERIFICA (p.125): 1-2-3-4-5-6
PROBLEMI SVOLTI (p.125): 1-4-6-7
PROBLEMI DA SVOLGERE (p. 131): 8-9-10
Unità di lavoro C2 – Filtri attivi
1 – I filtri attivi (solo le classificazioni della premessa)
Rif.1) Modulo D - I MEZZI TRASMISSIVI
● La comunicazione a distanza e il confronto tra i diversi mezzi trasmissivi
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(dispense)
● Confronto per ordini di grandezza tra mezzi trasmissivi (dispense)
● Schema a blocchi di un sistema di comunicazione tra due terminali e relativi esempi
(dispense)
Unità di lavoro D3 – Le fibre ottiche
1 – Generalità (tra cui vantaggi e svantaggi delle fibre ottiche)
3 – Struttura delle fibre ottiche e propagazione (solo cenni)
5 – Costituzione di un canale in fibra ottica (solo cenni)
Rif.1) Modulo E - INFORMAZIONE E TRASMISSIONE
Unità di lavoro E3 – Tecniche di conversione
1 - La conversione A/D e il problema dell'acquisizione di grandezze variabili nel
tempo
Il teorema del campionamento di Shannon
- Enunciato del teorema di Shannon
- Fenomeno di aliasing
- Spettri spuri o spettri immagine
- Ricostruzione del segnale originale partendo dal segnale campionato
- Perché è necessario il filtro antialiasing
Legame tra frequenza di campionamento fc e frequenza di conversione fconv in un ADC
(banda passante teorica di un ADC, f.6 p.257)
L'uso del sample & hold (S&H)
- Limite in frequenza conseguente al contenimento dell'errore entro 1LSB nel
processo di conversione A/D (f.7 p.258)
L’uso del Sample & Hold (S&H)
- Il Sample & Hold: schema di principio
- Il Sample & Hold: schema di massima
- Schema a blocchi e temporizzazioni nel collegamento di circuito S&H con un
convertitore ADC
Parametri di un S&H
- Tempo di acquisizione
- Tempo di apertura
- Tempo di assestamento in modo hold
- Tensione di piedistallo
- Velocità di decadimento
2 - Struttura complessiva di un sistema di elaborazione e/o trasmissione digitale di un
segnale analogico: tecniche PCM e DSP (p.314)
TEST DI VERIFICA (p.263): 1-2-3-4-5-6-7
PROBLEMI SVOLTI (p.263): 1
PROBLEMI DA SVOLGERE (p. 264): 2-4
Rif.1) Modulo F - LE MODULAZIONI
Unità di lavoro F1 – Le modulazioni d’ampiezza
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1 - Il problema della modulazione (p.266)
Definizione di modulazione
I modulatori [mixer, moltiplicatori, modulatori di fase, modulatori di frequenza]
(p.267)
Utilità della modulazione (p.270 e dispense)
Portanti:
- portanti trigonometriche
parametri caratteristici: ampiezza, pulsazione, frequenza,fase
- portanti impulsive
parametri caratteristici: ampiezza, posizione, periodo, durata.
2,3,4,5 - Tecniche di modulazione GRUPPO 1: modulazioni analogiche con
portante armonica
- modulazione di ampiezza AM
● DSB-SC [modulatore, analisi teorica, analisi spettrale,
demodulatore] (p.267)
● DSB-TC [modulatore, analisi teorica, analisi spettrale, indice di
modulazione, demodulatore] (p.272)
● SSB (LSB, USB) [modulatore, analisi spettrale, demodulatore]
(p.276)
TEST DI VERIFICA (p.279): 1-2-3-4
PROBLEMI SVOLTI (p.279): PROBLEMI DA SVOLGERE (p. 284): Processo di modulazione e processo di demodulazione (dispense)
● Forme d’onda e spettri della modulante, della portante e del modulato nel caso di
modulante sinusoidale (dispense)
● Forme d’onda e spettri della modulante, della portante e del modulato nel caso di
modulante ad andamento qualsiasi (dispense)
● Forme d’onda nel processo di modulazione e aspetti di un’onda modulata
con diversi indici di modulazione (dispense)
● Forme d’onda nel processo di demodulazione (dispense)
● Effetti della degradazione del segnale per segnali analogici e per segnali digitali
(dispense)
● Trasmissione fedele o non fedele di un segnale dipendentemente dalla
risposta in frequenza del sistema trasmissivo (dispense)
● Adattamento segnale-sistema tramite modulazione con traslazione pura
(dispense)
Unità di lavoro F2 – Le modulazioni impulsive
Tecniche di modulazione GRUPPO 2: modulazioni analogiche con portante
impulsiva
1 – Premessa (p.306)
2 - modulazione di ampiezza PAM (modulatore, analisi teorica,
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analisi spettrale, demodulatore, variante telefonica della tecnica PAM)
3 - modulazione di durata PWM
4 - modulazione di posizione PPM (modulatore, demodulatore)
TEST DI VERIFICA (p.312): 1-2-3-4
Rif.1) Modulo G - I SISTEMI DI TRASMISSIONE
Unità di lavoro G2 – I modem e la trasmissione dati
1-
Generalità
Cenni su: rete commutata, rete dedicata, LAN, WAN, RFD, ISDN.
Velocità di trasmissione e di modulazione nella codifica multisimbolo
Definizione di:
- frequenza di cifra binaria o velocità di trasmissione (bit/s)
- frequenza di simbolo o velocità di modulazione (baud)
Tecniche di modulazione GRUPPO 3: modulazioni digitali con portante armonica
(tecniche di modulazione per trasmissione dati)
5 - modulazione di ampiezza ASK (bipolare e unipolare OOK)
6 - modulazione di frequenza FSK e CPFSK (frequenze di manipolazione,
frequenza centrale, deviazione di frequenza)
7 - modulazione di fase PSK
- 2PSK o modulazione assoluta (BPSK)
- 4PSK e 8PSK o modulazione differenziale (DPSK)
TEST DI VERIFICA (p.380): 4-5
Unità di lavoro G3 – FDM e TDM con cenni di telefonia
1 – Frequency Division Multiplexing (FDM)
- la tecnica FDM: il multiplexing dei canali
- schema di principio per attuare la tecnica FDM tramite la modulazione diretta
- segnali tributari e frequenze vettrici
- limiti della modulazione diretta
- collegamento FDM full-duplex
- schema di principio per attuare la tecnica FDM tramite la raccomandazione
CCITT o modulazione indiretta
- la gerarchia FDM (gruppo primario, secondario, terziario, quaternario)
- rappresentazione simbolica della gerarchia FDM o sistema a 4 MHz
2 - Multiplazione nel tempo: TDM
Tecniche di modulazione GRUPPO 4: modulazioni digitali con portante impulsiva:
modulazione PCM
-
tecnica TDM: il campionamento dei segnali
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-
segnale PCM multicanale
frame
time-slot
frequenza di cifra di canale
frequenza di cifra di trama
PCM e FDM
Vercelli, xx.xx.2010
Il docente
Prof. Massimo Brusa
___________________
I discenti
___________________
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