ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “LEONARDO DA VINCI”
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Elementi fondamentali della disciplina
ELETTRONICA e TELECOMUNICAZIONI
finalizzati alla stesura del piano di lavoro per l’anno scolastico 2012/13
CLASSI: 5A IN
Docenti: FERRERO FEDERICO, MORETTI RAFFAELE
COMPETENZE
CONOSCENZE
1) Saper risolvere semplici circuiti in regime
1) Saper descrivere le rappresentazioni dei
sinusoidale
segnali sinusoidali
2) Essere in grado di descrivere ricavare le
2) Conoscenza della rappresentazione nel
funzioni di trasferimento dei tipi fondamentali
dominio della frequenza di un segnale periodico
di filtri passivi ed attivi
3) Saper dimensionare i più semplici e
3) Conoscere in cosa consistono i diagrammi di
fondamentali filtri
Bode
4) Essere in grado di scegliere quale mezzo
4) Conoscere le caratteristiche dei mezzi
trasmissivo utilizzare e con quali caratteristiche
trasmissivi attraverso i quali avvengono le
a seconda dell’applicazione
telecomunicazioni
5) Essere in grado di descrivere caratteristiche,
5) Conoscenza dei fondamenti delle
vantaggi e svantaggi delle telecomunicazioni a
telecomunicazioni con modulazione
seconda della tecnica di modulazione utilizzata.
analogica e digitale
6) Essere in grado di scegliere in modo
6) Conoscere le tipologie di convertitori A/D e
appropriato il dispositivo A/D o D/A all’interno
D/A
di un sistema di acquisizione e trasmissione dati.
MODALITA’ VALUTATIVE
1) Tipologia prove da somministrare
Prova scritta con domande a risposta aperta e risoluzione di esercizi e problemi
Interrogazione orale (sostituibile con questionario scritto in caso di necessità)
Prova pratica in laboratorio. Relazione sull’attività svolta in laboratorio.
2) Numero di prove nei due periodi valutativi: nel primo periodo almeno 2 scritte e una orale e 2
prove pratiche con relazione di laboratorio; nel secondo periodo almeno 2 scritte, due orali e 2
prove pratiche con relazioni di laboratorio. Tra queste si prevederanno anche le simulazioni
dell’esame di Stato.
3) Griglie di valutazione e relativi indicatori: Si fa riferimento alla griglia di valutazione prevista dal
POF alla voce ‘valutazione’
I docenti
Parma, 17/9/12
ELETTRONICA e TELECOMUNICAZIONI
Programmazione: contenuti e piano di lavoro – anno scolastico 2012 - 2013
Classe 5°A IN (Informatica)
Docenti: prof. Federico Ferrero, prof. Moretti Raffaele
Ore settimanali di lezione 5 di cui 3 in compresenza.
Ore da svolgere nell’a.s. 165
Libro di testo in adozione: Ambrosini, Lorenzi - L’elettronica – Elettronica e Telecomunicazioni
Tramontana
RIPASSO DEI PREREQUISITI
Unità 1: Ripasso di componenti e formule visti negli anni precedenti. (Ore 2)
Unità 2: l’amplificatore operazionale: caratteristiche e principali applicazioni. Suo
comportamento al variare della frequenza. (Ore 3)
MODULO 1: CIRCUITI IN REGIME SINUSOIDALE
Unità 1: Richiami di trigonometria: angoli e misura degli angoli in gradi e in radianti, la
funzione sinusoidale. Valore di picco, pulsazione, periodo, frequenza e fase di un segnale
sinusoidale. Sfasamento tra due sinusoidi isofrequenziali. (Ore 2)
Unità 2: Rappresentazioni analitica, vettoriale e simbolica dei segnali sinusoidali e relazioni di
trasformazione da una rappresentazione all’altra. I numeri complessi e operazioni con i numeri
complessi: somma, differenza, moltiplicazione e divisione per j di un vettore. (Ore 3)
Unità 3: Bipoli in regime sinusoidale: definizione di impedenza complessa e significato del suo
modulo, della sua fase, della sua parte reale e della sua parte immaginaria. (Ore 3)
Unità 4: La resistenza, la capacità e l’induttanza in regime sinusoidale: diagrammi vettoriali e
temporali della tensione e della corrente, impedenza, modulo e fase dell’impedenza, relazioni
fondamentali. (Ore 3)
Unità 5: Studio dei bipoli complessi in regime sinusoidale: bipoli RC serie, RL serie, RLC serie
con considerazione della condizione di risonanza e delle sue implicazioni. (ore 8)
Unità 6: L’ammettenza in generale ed ammettenza di resistenza, capacità e induttanza. Studio
del circuito RLC parallelo e considerazione della condizione di risonanza. (Ore 3)
MODULO 2: ANALISI ARMONICA E DIAGRAMMI DI BODE
Unità 1: Analisi armonica. Sviluppo in serie di Fourier di un segnale periodico: spettro delle
ampiezze. Cenni sulla determinazione dei coefficienti. Cenni sui segnali non periodici e spettri
continui. (Ore 5)
Unità 2: Analisi di un circuito lineare a regime sinusoidale. Caratteristica di ampiezza e
caratteristica di fase di un quadripolo lineare: risposta in frequenza. Funzione di trasferimento
di un quadripolo. (Ore 3)
Unità 3: Definizione di filtro; i filtri fondamentali e le loro caratteristiche di ampiezza ideali e
reali: passa basso, passa alto, passa banda. Scale lineari, scale logaritmiche e loro caratteristiche.
Risposta in frequenza e diagrammi di Bode. .(Ore 3)
Unità 4: Filtro RC passa basso: amplificazione complessa ricavata in regime sinusoidale.
Risposta in frequenza del filtro RC passa basso considerando il modulo e la fase della sua
amplificazione complessa: determinazione dei grafici delle caratteristiche di ampiezza e di fase.
Definizione della frequenza di taglio di un quadripolo in generale. Frequenza di taglio del filtro
RC passa basso. Determinazione dei diagrammi di Bode del filtro RC passa basso. (Ore 5)
Unità 5: Filtro RC passa alto: amplificazione complessa, suo modulo e sua fase e risposta in
frequenza con frequenza in scala lineare. Diagrammi di Bode del filtro RC passa alto. Frequenza
di taglio del filtro RC passa alto. (Ore 5)
Unità 6: Filtri RC passa banda (rete di Wien o larga banda): schema, funzionamento qualitativo,
risposta in frequenza. (Ore 5)
MODULO 3: FILTRI ATTIVI
Unità 1: Filtri attivi del 1° ordine con operazionale: passa alto, passa basso e passa banda. Limiti
in frequenza di un operazionale reale. (Ore 15)
Fine 1° periodo
Unità 2: I filtri passa basso e passa alto come integratori e derivatori temporali; analisi di circuiti
derivatori ed integratori con operazionale. (Ore 5)
MODULO 4: MEZZI TRASMISSIVI
Unità 1: Generalità. Mezzi trasmissivi più comuni e loro classificazione (mezzi metallici, il
vuoto, le fibre ottiche). Frequenze e lunghezze d’onda delle onde elettromagnetiche. (Ore 3)
Unità 2: Mezzi metallici: Modello a costanti distribuite di una linea metallica. Costanti primarie
e costanti secondarie: impedenza caratteristica, costante di propagazione, costante di
attenuazione, costante di fase, velocità di propagazione di una linea di trasmissione su mezzi
metallici. Velocità delle onde elettromagnetiche nel vuoto e fattore di velocità del cavo.Cavo
ideale (senza perdite): impedenza caratteristica e velocità. Il problema delle riflessioni quando
la linea è terminata su un carico con resistenza diversa da quella dell’impedenza caratteristica.
Definizione del coefficiente di riflessione. (Ore 8)
Unità 3: Il Vuoto Dalle linee risonanti alle antenne. Propagazione e classificazione delle onde
elettromagnetiche: onde di terra, onde esterne. La propagazione nell’atmosfera. (Ore 4)
Unità 4: Le fibre ottiche. Le fibre ottiche come mezzo trasmissivo: vantaggi delle fibre ottiche.
Velocità di propagazione della luce in un mezzo ed indice di rifrazione. Cenni alla legge di
Snell. Angolo limite e fenomeno di riflessione totale. Struttura delle fibre ottiche e propagazione
dei raggi luminosi nella fibra. Cenni sulla dispersione modale e dispersione cromatica.
Interferenza intersimbolica. Fibre graded index e step index: costituzione, caratteristiche,
vantaggi e svantaggi. Costituzione di un canale in fibra ottica. (Ore 8)
MODULO 5: CONVERSIONE A/D E D/A
Unità 1: Generalità Segnali analogici e segnali digitali. Schema a blocchi di un sistema di
acquisizione dati. (Ore 2)
Unità 2: Convertitori D/A: funzione svolta, uscita ed ingressi di un dispositivo generico,
caratteristica di trasferimento. DAC a resistori pesati; Rete a scala R-2R. Convertitore D/A R-2R
a tre bit. (Ore 8)
Unità 3: Convertitore A/D generico: terminali d’ingresso e d’uscita. Caratteristica di
trasferimento di un convertitore A/D. Convertitori A/D: convertitore parallelo (flash), a
retroazione e a rampa. Strutture base in funzione del tempo di conversione e della risoluzione.
La conversione A/D e il problema dell’acquisizione di grandezze variabili nel tempo;
definizione di campione, campionamento, campionatore.Teorema del campionamento:
enunciato e suo significato; banda passante (teorica) di un ADC. Il circuito sample/hold:
struttura, funzionamento e suo impiego. (Ore 10)
MODULO 6: LE MODULAZIONI
Unità 1: Generalità. Struttura base di un sistema di comunicazione e sua generalizzazione:
schema a blocchi. Trasmissione in banda base e in banda traslata. Modulazione e traslazione
dello spettro di un segnale. Modulatore generico. Classificazione delle modulazioni in base al
tipo di segnale portante e al tipo di segnale modulante. Scopo ed utilità della modulazione. (Ore
3)
Unità 2: Modulazioni d’ampiezza analogiche. Modulazione di ampiezza DSB-SC con segnale
modulante sinusoidale puro. Spettro del segnale AM. La demodulazione DSB-SC. AM-TC:
modulazione, analisi spettrale e demodulatore ad inviluppo. AM-SSB : loro caratteristiche e loro
spettro (cenni). (Ore 5)
Unità 3: Le modulazioni d’angolo: di frequenza e di fase. Cenni sullo spettro della modulazione
di frequenza. Il rapporto S/N nelle modulazioni AM e FM. Confronto tra AM e FM. (Ore 5)
Unità 4: Le modulazioni impulsive: PAM, PWM, PPM. (Ore 7)
Unità 5: Modulazioni digitali: Modem in banda base. Modulazione ASK, FSK, PSK, QAM, TCM
(Ore 10)
Unità 6: Unità Tecniche FDM e TDM; il problema della multiplazione in generale e sue
soluzioni: FDM e TDM/PCM in telefonia. Cenni sulle reti digitali. (Le rimanenti)
La programmazione è stata realizzata tenendo conto della compresenza. Qualora la
compresenza venga a mancare ripetutamente la programmazione potrebbe subire modifiche
significative.
Esperienze di laboratorio
Le esperienze di laboratorio si sono svolte facendo largo uso dei software di simulazione
disponibili e, quando possibile, con realizzazione su basetta sperimentale e successiva
verifica di quanto presentato nelle attività teoriche. Gli argomenti sviluppati sono i
seguenti:
-
Impiego degli operazionali (ripasso del programma svolto nella quarta classe)
Dimensionamento e cablaggio di un circuito di condizionamento di un sensore.
Struttura interna, piedinatura, cablaggio e verifica di DAC e ADC
Analisi dei filtri passivi: passa basso, passa alto e passa banda RLC. Simulazione,
verifica sperimentale e tracciamento con Excel delle curve di “risposta” dei filtri
Analisi armonica di segnali ottenuti come somma di segnali sinusoidali (con sw di
simulazione)
Realizzazione nella seconda parte dell’anno degli approfondimenti d’esame
(tesine) svolti dagli studenti nelle diverse discipline tecniche. (Ore 20)
I docenti
Parma, 17/09/2012
