ISTITUTO ISTRUZIONE SUPERIORE "L. EINAUDI" ALBA ANNO SCOLASTICO 2018/2019

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1 ISTITUTO ISTRUZIONE SUPERIORE "L. EINAUDI" ALBA ANNO SCOLASTICO 2018/2019 CLASSE 5 G Disciplina: Elettronica PROGETTAZIONE DIDATTICA ANNUALE Elaborata e sottoscritta dai docenti: cognome nome Milio Davide Di Conza Michelangelo firma COMPETENZE FINALI C 1 : Saper analizzare semplici comparatori e semplici circuiti integratori e derivatori C 2 : Analizzare generatori di segnale dal punto di vista quantitativo e qualitativo C 3 : Riconoscere e trattare i diversi tipi di formatori d onda C 4 : Valutare le prestazioni di un filtro passivo e di un filtro attivo C 5 : Valutare le prestazioni di un S/H, di un ADC e di un DAC in un sistema di acquisizione dati C 6 : Progettare e dimensionare amplificatori di potenza a componenti sia discreti sia integrati C 7 : Valutare le caratteristiche dei servomotori, le varie tecniche di azionamento e i parametri dei vari dispositivi di potenza C 8 : Riconoscere il circuito equivalente di un motore asincrono, sapendone tracciare lo schema e saper calcolare le grandezze nel funzionamento a vuoto e sotto carico. MODULI M 1: Generatori di segnali Sinusoidali M 2: Generatori di forme d onda M 3: Filtri Attivi M 4: Acquisizione ed elaborazione dei segnali M 5: Amplificatori di potenza M 6: Elettronica di potenza M 7: Macchina a Induzione o Asincrona 1

2 MODULO 1 Generatori di segnali sinusoidali (Settembre) Concetto di segnale Concetti di base sugli amplificatori operazionali Concetti di base della reazione Analizzare i generatori di segnale sinusoidali dal punto di vista quantitativo e qualitativo Dimensionare semplici generatori di segnale sinusoidale sulla base di specifiche assegnate Ripasso del funzionamento di un Amplificatore Operazionale ad anello aperto e ad anello chiuso delle principali configurazioni circuitali Oscillatore sinusoidale, principio di funzionamento, schema a blocchi Oscillatori per basse frequenze Oscillatori per frequenze elevate Stabilità in frequenza Oscillatori a quarzo 2

3 MODULO 2 Generatori di forme d onda (Ottobre) Struttura di ingresso e di uscita delle porte logiche Concetti di base sugli amplificatori operazionali e sui comparatori Concetti di base della reazione positiva e negativa Analizzare generatori di forme d onda dal punto di vista quantitativo e qualitativo Dimensionare semplici generatori di segnale sulla base di specifiche assegnate Multivibratori, classificazione (astabile, monostabile, bistabile, trigger di Schmitt) Generatori di rampa Transistori in commutazione Formatori d onda ad operazionali Regolazione dell ampiezza e del duty cycle Generatore d'onda triangolare e generatore di dente di sega Timer 555: struttura e principio di funzionamento Multivibratori astabile e monostabile con il timer 555 3

4 MODULO 3 Filtri Passi e Filtri Attivi (Novembre) Saper analizzare circuiti con amplificatori operazionali Saper ricavare la funzione di trasferimento di semplici circuiti con amplificatori operazionali Saper tracciare il diagramma di Bode di semplici finzioni di trasferimento Valutare le prestazioni di un filtro passivo e di un filtro attivo Utilizzare filtri attivi di tipo VCVS Confrontare le prestazioni dei diversi tipi di filtro Concetti generali, banda passante e banda attenuata, differenza tra filtri attivi e passivi Definizione di filtro passa-basso, passa-alto, passa-banda, elimina-banda Funzione di trasferimento dei filtri reali e concetto di ordine di un filtro Tecniche di approssimazione (Butterworth, Chebyschev, Bessel) Filtri a reazione positiva semplice di Sallen-Key (VCVS) Filtri a reazione negativa multipla Filtri universali Filtri attivi integrati 4

5 MODULO 4 Acquisizione ed elaborazione dei segnali (Dicembre-Gennaio) Analizzare semplici circuiti di amplificazione con componenti discreti e A.O. Riconoscere le caratteristiche specifiche dei circuiti analogici e digitali Valutare le prestazioni dei trasduttori Analizzare e dimensionare amplificatori e filtri Valutare le prestazioni di una specifica architettura Utilizzare semplici circuiti per misurare varie grandezze fisiche Valutare le prestazioni di un circuito S/H Valutare le prestazioni di un ADC e di DAC Schema a blocchi di un sistema di acquisizione e distribuzione dati Riepilogo sui principali tipi di trasduttori, condizionamento del segnale, multiplazione Convertitori analogico-digitale (ADC), quantizzazione, campionamento Convertitore flash, convertitore ad approssimazioni successive, convertitore a conteggio, convertitore Sigma-Delta, principali parametri Sample and Hold, condizioni per il suo inserimento a monte e a valle dell ADC Convertitori digitale-analogico (DAC): convertitore a resistori pesati, convertitore a scala R/2R e a scala R/2R invertita, caratteristiche e parametri Conversione frequenza-tensione e tensione-frequenza Distribuzione dati, generalità 5

6 MODULO 5 Amplificatori di potenza (Febbraio-Marzo) Transistori in funzionamento come amplificatori Configurazione Darlington Amplificatori operazionali e Circuiti risonanti Riconoscere le configurazioni degli amplificatori di potenza e valutare i principali parametri Progettare e dimensionare amplificatori di potenza a componenti sia discreti sia integrati ed eseguire i test fondamentali L amplificazione di grandi segnali e le classi di funzionamento Amplificatori di potenza in classe A, in classe B in controfase (push-pull) Stadi finali ad audio frequenza ed amplificatori di potenza audio integrati Amplificatori di potenza a radiofrequenza 6

7 MODULO 6 Elettronica di potenza (Aprile) Transitorio dell induttanza ed effetto elettromagnatico BJT e MOS in ON-OFF Dissipazione termica Valutare le caratteristiche dei servomotori, le varie tecniche di azionamento e i parametri dei vari dispositivi di potenza Valutare le caratteristiche degli alimentatori switching I motori in corrente continua a magneti permanenti, il motore passo-passo, ed i motori brushless Azionamenti dei motori in continua, dei motori passo-passo e dei motori brushless BJT di potenza, MOS di potenza IGBT, Tiristori e Triac Circuiti integrati per il controllo di potenza Alimentatori stabilizzati a commutazione ed i convertitori DC / DC Regolatori Switching 7

8 MODULO 7 Macchina a Induzione o Asincrona (Maggio-Giugno) Conoscere i principi fondamentali delle macchine rotanti Avere chiari i concetti di energia, potenza, coppia e velocità angolare su un albero rotante Conoscere il funzionamento del trasformatore e il relativo circuito equivalente Saper tracciare diagrammi vettoriali. Conoscere la costituzione e il funzionamento del motore asincrono Riconoscere il circuito equivalente di un motore asincrono e saperne tracciare lo schema Calcolare le varie grandezze nel funzionamento a vuoto e sotto carico del motore Ricavare i parametri del motore dalle prove a vuoto e in corto Costituzione della macchina asincrona, campo rotante, avvolgimenti statorici e rotorici Principio di funzionamento del motore asincrono trifase, funzionamento allo spunto e sotto carico Circuito equivalente ed equazioni fondamentali Studio della coppia motrice Tecniche per migliorare l avviamento Diagramma vettoriale e diagramma circolare Funzionamento a vuoto e a rotore bloccato Potenze, perdite e rendimento Regolazione della velocità Motore asincrono monofase 8