Docente/i: Lodovico Ratti  

Denominazione del corso: Elettronica industriale
Codice del corso: 501167
Corso di laurea: Ingegneria Meccatronica
Settore scientifico disciplinare: ING-INF/01
Crediti formativi: CFU 9
Sito web del corso: http://eil.unipv.it/elettronicaIMN

Obiettivi formativi specifici

Il corso offre una panoramica introduttiva dell’elettronica analogica e digitale, con attenzione alle problematiche relative ai sistemi di misura e controllo industriali. Al termine del corso, lo studente si trovera' a possedere un bagaglio di conoscenze specifiche sui componenti elettronici e microelettronici (diodi, transistori MOSFET) e blocchi funzionali fondamentali (amplificatori operazionali, circuiti di condizionamento, convertitori A/D e D/A, porte logiche e flip-flop, memorie). Il corso si pone l'obiettivo di sviluppare la capacità di analizzare circuiti elettronici basati su amplificatori operazionali in grado di svolgere le principali operazioni lineari e non lineari, circuiti elementari realizzati con transistori MOSFET e semplici circuiti digitali a partire dalle porte logiche di base e di selezionare convertitori A/D e D/A per applicazioni specifiche in sistemi di misura industriali. Ad integrazione delle lezioni frontali, e' previsto lo svolgimento di attivita' di laboratorio riguardanti la simulazione di circuiti elettronici, lo sviluppo di semplici sistemi di acquisizione da rivelatori e la modellizzazione e simulazione di sistemi di controllo.

Programma del corso

Introduzione al corso
Sistemi di misura. Catena elettronica di acquisizione e controllo. Segnali analogici e digitali. Analisi di Fourier (cenni). Spettro in frequenza. Filtri passa-basso, passa-alto, passa-banda. Diagrammi di Bode. Analisi della risposta al gradino.

Amplificatori operazionali
Amplificatore operazionale ideale. Reazione negativa. Amplificatore invertente e non invertente. Amplificatore differenziale. Non idealità degli amplificatori operazionali. Integratore (puro e approssimato). Differenziatore. Filtri attivi (cenni). Applicazioni non lineari: circuiti bistabili, monostabili, astabili; oscillatori, generatori di forme d’onda.

Diodi
Il diodo a giunzione. Il diodo Zener. Circuiti elementari con impiego di diodi: raddrizzatore, limitatore, stabilizzatore.

Convertitori analogico-digitale e digitale-analogico
Conversione analogico-digitale e digitale-analogico. DAC: schema a resistori pesati e schema con rete resistiva a scala. ADC: schema a doppia rampa, ad approssimazioni successive, di tipo Flash.

Transistore MOSFET
Principio fisico di funzionamento del transistore MOSFET. Configurazioni elementari a singolo transistore. Stadio differenziale. Impiego come componente digitale.

Elettronica digitale
Stati logici. Immunità al rumore. Realizzazione delle porte OR, AND, NOT, NAND, NOR, EXOR in tecnologia CMOS. Multivibratori. Logica sequenziale: Flip-Flop S-R. Memorie: RAM statiche e dinamiche. Memorie ROM.

Laboratorio di acquisizione dati
Acquisizione dati e controllo remoto di sistemi. Introduzione alla programmazione in ambiente LabView. Acquisizione dati da sensori di temperatura ed intensita' luminosa. Programmazione di un convertitore digitale/analogico ed acquisizione della tensione alla sua uscita. Realizzazione di un analizzatore di rete mediante invio di segnale sinusoidale ad ampiezza costante e frequenza variabile all'ingresso della rete sotto esame e misura dell'ampiezza all'uscita.

Simulazione di sistemi di controllo
Simulazione in ambiente Matlab/Simulink di semplici sistemi di controllo automatico.

Prerequisiti

Conoscenze acquisite nel corso di Elettrotecnica.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 45
Esercitazioni (ore/anno in aula): 24
Attività pratiche (ore/anno in aula): 32

Materiale didattico consigliato

A. Sedra, K. Smith. Microelectronic circuits. Oxford University Press (1998), Oxford, Fourth Edition.

P. Horowitz, W. Hill. The art of electronics. Cambridge University Press (1989), Cambridge, Second Edition.

T. C. Hayes, P. Horowitz. Student manual for the art of electronics. Cambridge University Press (1989), Cambridge.

Materiale relativo alle attivita' di laboratorio disponibile sul sito del corso.

Modalità di verifica dell'apprendimento

La preparazione dello studente verra' valutata attraverso una prova scritta. E' prevista la possibilita di sostenere una prova orale integrativa.