Strumentazione e misure elettroniche

Finalità

Il corso introduce alla progettazione dei sistemi elettronici di misura, discutendo in dettaglio le caratteristiche ed i limiti di impiego dei componenti integrati di uso più comune ed i problemi di assemblaggio mediante piastre a circuito stampato. Vengono poi studiate le più comuni tecniche per il miglioramento del rapporto segnale rumore. Si sviluppa infine un attività sperimentale su un argomento monografico di particolare interesse.

Programma

I Parte. La costruzione di uno strumento di misura: elementi circuitali e loro assemblaggio
Piastre a circuito stampato
Tecnologia di fabbricazione. Linee guida per la progettazione
Struttura di un sistema di acquisizione dati, principali blocchi funzionali
Amplificatori lineari
Richiami e complementi sugli amplificatori operazionali. Amplificatori a transconduttanza e a transresistenza. Amplificatori per strumentazione, amplificatori di isolamento, amplificatori elettrometrici. Elementi di teoria dei filtri attivi.
Circuiti non lineari
Amplificatori logaritmici ed esponenziali, la cella di Gilbert, moltiplicatori e e loro applicazioni alle misure di valore efficace.
Riferimenti di tensione e corrente
A diodo Zener, a diodo in punch through, a band gap., realizzazioni compatibili con la tecnologia CMOS.
Circuiti di campionamento e memorizzazione.
Necessita'dei S/H. S/H invertenti e non invertenti. Il problema della scelta del condensatore di memorizzazione.
Convertitori D/A
A pesatura binaria, con pesatura a blochhi, a rete R-2R diretta ed inversa, a redistribuzione di carica.
Soluzioni seriali e parallele. Il problema degli interruttori.
Convertitori A/D
Teoria della conversione in presenza di rumore. Richiami e complementi sui convertitori A/D , con particolare riferimento ai convertitori delta-sigma ed ai convertitori veloci.

II Parte
Tecniche di miglioramento del rapporto segnale-rumore. Argomento monografico.
Richiami. Segnale, rumore, fondo. Termini in cui si presenta il problema dell'acquisizione di un segnale in presenza di rumore.
Filtri tempo invarianti. Elementi di teoria dei filtri attivi. Sintesi di Butterworth e di Cebiceff. Simulazione delle induttanze. Simulazione delle resistenze nei filtri SC.
Filtri lineari tempo varianti. Modulatore, gated integrator, sample and hold, lock-in, boxcar.
Argomento monografico . Impiego dei Digital Signal Processors in Strumentazione.

Si prevede lo svolgimento di attivita'sperimentale come parte integrante del corso.

Attività d'esercitazione

Modalità d'esame

Orale, con discussione di tesine

Propedeuticità

Elettronica II, Comunicazioni elettriche, Reti logiche

Testi consigliati

Appunti del docente

Testi d'approfondimento

Aggiornato