Il corso fornisce gli elementi necessari alla progettazione di sistemi analogici costituiti da sensori/trasduttori e da circuiti elettronici per l’elaborazione analogica dei segnali sia a banda larga che a banda stretta. I sistemi di riferimento sono quelli ad ultrasuoni e radar penetranti per il settore medicale e controlli non distruttivi.
-Ultrawideband Radar, Applications and Design Edited by James D. Taylor - Published 2012 by CRC Press
2nd Edition
Obiettivi Formativi
conoscenza dei principali circuiti elettronici per elaborazione analogica dei segnali in sistemi complessi, con particolare riferimento alla strumentazione industriale e i sistemi di telecomunicazione
Prerequisiti
nessuno
Metodi Didattici
Lezioni frontali in aula, seminari di approfondimento tenuti da persone esperte provenienti dall'industria nazionale e internazionale e dal mondo della ricerca, esercitazioni di laboratorio
Altre Informazioni
Gli studenti organizzati in gruppi propongono un loro progetto da svilupparsi con ASKL di TI e presentano i loro progetti ai docenti e personale TI in una giornata conclusiva. Vedi video progetti anno 2014 su
Modalità di verifica apprendimento
prova orale con verifica degli elaborati sulle esercitazioni di laboratorio
Programma del corso
Generalità sui sensori. Temperatura (Termistori, termocoppie) , linearizzazione della risposta di sensori (es. sensori di temperatura PTC/NTC), accelerometri MEMS capacitivi, sensori piezolettrici (pressione, microfoni).
Circuiti per interfacciamento dei sensori con strumentazione di misura:
- Isolamento galvanico ottico o a trasformatore,
- Amplificatori di isolamento di tipo ottico o con trasformatore
- Amplificatore per Strumentazione (applicazione ai sensori temperatura)
- Convertitori corrente-tensione e tensione-corrente (applicazione ai fotodiodi)
- Convertitori tensione-frequenza e frequenza-tensione
Circuiti per l’elaborazione analogica dei segnali:
- Amplificatori operazionali speciali:
- Amplificatori a Singola alimentazione (single-supply)
- Amplificatori Rail - to - rail
- Amplificatori a basso rumore (LNA)
- Amplificatori a Guadagno variabile statico e dinamico (VGA , TGC, AGC)
- Amplificatori a Chopper, (applicazione con termistori, rivelatori di fase)
- Moltiplicatori analogici
Elettronica per sistemi ad ultrasuoni
- Trasduttori ad ultrasuoni: principio di funzionamento e tecnologie costruttive
- Generatori di impulsi ad elevata tensione.
- Amplificatori di potenza lineari a larga banda e bassa resistenza di uscita (classi A,B, AB, D)
- Circuiti disaccoppiatori (duplexer) esempio applicativo ai trasduttori ad ultrasuoni
- Demodulatore sincrono analogico e digitale
- Circuiti per l’estrazione dei segnali in fase e quadratura: esempio di catena per effetto Doppler ad ultrasuoni e per radar olografico.
Elettronica per sistemi a microonde a banda stretta
- Sistema di misura riflettometrico per sensore di umidità: VCO , Rivelatore I/Q, mixer
- Radar olografico : principio di funzionamento dell'olografia a microonde, confronto con radar a impulsi
ESERCITAZIONI
1. Sistema di misura con doppia termocoppia per misure differenziali di temperatura
2. Caratterizzazione di un circuito per la misura di modi vibrazionali con accelerometri MEMS
3. Progetto di un sistema ad ultrasuoni in modalità pulsata
- Moltiplicatore analogico per rivelazione di inviluppo
4. Progetto dei gruppi di lavoro: teoria, simulazioni, misure e discussione con ingegneri del Kilby Labs di Texas Instruments (R&D group Milano).
SEMINARIO Texas Instruments e di ricerca dottorale su argomenti del corso.