Obiettivi Formativi

Acquisire le conoscenze e le metodologie necessaria alla caratterizzazione e alla verifica funzionale di sistemi elettronici analogici mediante l’impiego di strumentazione da banco (alimentatore, oscilloscopio, generatore di segnale, multimetro). Sviluppare la capacità di applicare tali conoscenze mediante esercitazioni di laboratorio che consistono nel progetto e nella successiva verifica di circuiti elettronici con amplificatori operazionali. Sviluppare l’attitudine alla corretta interpretazione dei risultati di misura ottenuti mediante l’attento confronto con i risultati previsti in fase di progetto del sistema. Sviluppare la capacità di comunicare correttamente il risultato delle attività svolte mediante la redazione di relazioni di laboratorio individuali e/o di gruppo. Sviluppare l’attitudine all’ampliamento delle proprie conoscenze mediante la continua sollecitazione alla ricerca delle metodologie più adatte ad affrontare il problema di misura in esame.

Metodi didattici

Sono previste lezioni in aula e in laboratorio per l’introduzione alla strumentazione e ai metodi di misura e per l’introduzione e la discussione degli aspetti teorici legati a ciascuna esercitazione sperimentale. Sono previste esercitazioni guidate in laboratorio durante le quali gli studenti progettano, realizzano e sottopongono a verifica sperimentale circuiti elettronici basati su componenti discreti e amplificatori operazionali Sono previste esercitazioni guidate in laboratorio durante le quali gli studenti progettano, realizzano e sottopongono a verifica sperimentale circuiti elettronici  basati su amplificatori operazionali 

Prerequisiti

Elementi di teoria dei circuiti; elementi di elettronica.

Verifiche dell'apprendimento

Gli studenti sono tenuti a redigere relazioni di laboratorio a conclusione di ogni ciclo di esercitazione. Le relazioni costituiscono la base per la valutazione finale (60% della valutazione). La valutazione si completa con una prova di laboratorio che consiste nell’esecuzione di misure su un circuito già montato e reso disponibile dal docente (40% della valutazione). Gli studenti possono scegliere di svolgere un esame finale, che prescinde dalla valutazione delle relazioni di laboratorio. In questo caso l’esame consiste nello svolgimento di una prova di laboratorio che prevede la costruzione di un circuito, la verifica sperimentale del suo comportamento e il confronto dei risultati sperimentali ottenuti con i risultati attesi dallo studio analitico. Ciascuna dei tre aspetti della prova di esame (la realizzazione del circuito, l’esecuzione delle misure e la verifica analitica dei risultati sperimentali) contribuiscono in egual peso alla valutazione finale in trentesimi.

Programma del Corso

- STRUMENTAZIONE ELETTRONICA: Caratteristiche e modalità di funzionamento dei principali strumenti per la verifica del comportamento di circuiti elettronici: alimentatore, generatore di segnale, multimetro digitale e oscilloscopio digitale. Configurazioni di misura per la rilevazione delle caratteristiche dei dispositivi, per la valutazione del guadagno e della banda e per la verifica delle condizioni di linearità in circuiti lineari con componenti discreti e amplificatori operazionali. -ATTIVITA’ DI LABORATORIO: Rilevazione delle caratteristiche di uscita di transistori a effetto di campo (JFET/MOSFET) e estrazione dei parametri caratteristici. Progetto e verifica sperimentale di un amplificatore di tensione con amplificatore operazionale. Valutazione e verifica del guadagno e della banda. Valutazione degli effetti dei generatori di offset e correzione dell'offset. Verifica dei limiti di linearità in diverse condizioni operative. Progetto e verifica sperimentale di un circuito sfasatore. Verifica della frequenza centrale di sfasamento mediante figure di Lissajous. Stima e verifica della banda. Calcolo e verifica sperimentale della risposta del circuito a un'onda quadra in diverse condizioni operative (frequenza e ampiezza dell'onda quadra). Progetto e verifica sperimentale di un oscillatore a ponte di Wien.Verifica del comportamento durante il transitorio di accensione. Influenza della costante di tempo del circuito rivelatore di ampiezza sulla linearità della forma d'onda in uscita. Progetto e verifica sperimentale di un trigger di Schmitt. Verifica delle soglie di scatto. Visualizzazione del ciclo di isteresi e analisi dell'influenza delle limitazioni di slew rate dell'amplificatore operazionale sul transitorio di scatto. Progetto e verifica sperimentale di un generatore di onda quadra. -ATTIVITA’ DI LABORATORIO: Progetto e verifica sperimentale di un amplificatore di tensione. Valutazione e verifica del guadagno e della banda. Valutazione degli effetti dei generatori di offset e correzione dell'offset. Verifica dei limiti di linearità in diverse condizioni operative.  Progetto e verifica sperimentale di un circuito sfasatore. Verifica della frequenza centrale di sfasamento mediante figure di Lissajous. Stima e verifica della banda. Calcolo e verifica sperimentale della risposta del circuito a un'onda quadra in diverse condizioni operative (frequenza e ampiezza dell'onda quadra). Progetto e verifica sperimentale di un amplificatore bifase che impiega un pass gate come interruttore controllato. Misura dell'impedenza di ingresso.  Progetto e verifica sperimentale di un oscillatore a ponte di Wien ad ampiezza variabile. Verifica del comportamento durante il transitorio di accensione. Influenza della costante di tempo del circuito rivelatore di ampiezza sulla linearità della forma d'onda in uscita. Progetto e verifica sperimentale di un oscillatore sinusoidale con uscite in fase e quadratura.  Progetto e verifica sperimentale di un trigger di Schmitt. Verifica delle soglie di scatto. Visualizzazione del ciclo di isteresi e analisi dell'influenza delle limitazioni di slew rate dell'amplificatore operazionale sul transitorio di scatto.  Progetto e verifica sperimentale di un generatore di onda quadra e triangolare. Stima e verifica sperimentale della massima frequenza di lavoro.