ESAMI DI STATO PER L'ABILITAZIONE ALL'ESERCIZIO DELLA PROFESSIONE DI INGEGNERE DELL INFORMAZIONE SECONDA SESSIONE DELL'ANNO 2006 PRIMA PROVA SCRITTA

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1 ESAMI DI STATO PER L'ABILITAZIONE ALL'ESERCIZIO DELLA PROFESSIONE DI INGEGNERE DELL INFORMAZIONE SECONDA SESSIONE DELL'ANNO 006 PRIMA PROVA SCRITTA Tema di: ELETTRONICA Il circuito rappresentato in Fig. 1 è utilizzato per il filtraggio del segnale proveniente da uno dei sensori di pressione di una pressa per stampaggio. Il circuito, che si basa sulla connessione in cascata di due filtri attivi a reazione multipla, realizza un filtro passabasso di Butterworth del quarto ordine. R 1 R 3 V O_1 R 4 R 6 R C R 5 C 5 V IN C 1 - V CC C 4 - V CC V OUT - -V CC -V CC W (s) 1 w 1 s 1 Q ω 1 = W () s 1 p s ω p = 1 1 Q w s ω p s ω p Fig. 1 Schema del filtro passabasso di Butterworth di ordine 4, con indicazione delle funzioni di trasferimento teoriche (i.e. considerando i componenti ideali) delle due celle. Il filtro è dimensionato per presentare una frequenza di taglio ai -3 db, f P, pari a khz e un guadagno in banda passante, w 0 = w 1 w, pari a 10, essendo w 1 = e w = 5. E inoltre noto che, per un filtro di Butterworth del quarto ordine, i valori dei fattori di merito sono tali che 1/Q 1 = 1.848, 1/Q = Infine, la tensione di alimentazione del circuito è V CC = 10 V. I valori teorici (i.e. calcolati in condizioni ideali) di alcuni dei componenti utilizzati sono elencati in Tabella 1. Le caratteristiche fondamentali del segnale di ingresso sono invece riportate in Tabella. Tabella 1 Valori teorici di alcuni dei componenti del circuito R Ω C nf R Ω C 33 nf Infine, in Tabella 3 sono elencate alcune delle caratteristiche degli amplificatori operazionali usati nel circuito, che sono del tipo National Semiconductor LM4.

2 Tabella Caratteristiche della sorgente di segnale V IN V IN_DC_MAX 0.5 V Valore massimo della componente continua del segnale V IN_DC_min -0.5 V Valore minimo della componente continua del segnale V IN_AC_MAX 0.5 V Massimo valore di picco della componente variabile del segnale BW IN khz Banda di interesse per il segnale Tabella 3 Caratteristiche di interesse dell amplificatore operazionale LM4 GBW 10 6 Hz Prodotto banda guadagno f 0 V os I os = I - I 1 I bias 100 na 8 Hz Frequenza di taglio superiore della risposta in frequenza 4 mv Tensione di offset di ingresso (caso peggiore) Corrente di polarizzazione (caso peggiore) 30 na Corrente di offset di ingresso (caso peggiore) Il candidato determini, giustificando i risultati nel miglior modo possibile, le informazioni elencate di seguito. VOUT 1. L espressione simbolica del guadagno del filtro, () ( s) W s =, posta in forma di Bode, VIN() s nell ipotesi che gli amplificatori operazionali utilizzati si possano ritenere ideali.. L espressione simbolica dell impedenza di ingresso, posta in forma di Bode, vista dal generatore di segnale V IN, sempre considerando ideali i componenti del circuito. 3. Il valore del punto di massimo Z IN_MAX dell impedenza d ingresso calcolata al punto. 4. I valori dei componenti non specificati in Tabella 1, eseguendo il calcolo nelle ipotesi di idealità del punto Il massimo e minimo valore che potranno raggiungere le uscite dei due amplificatori operazionali (V O_1_MAX, V O_1_min, V OUT_MAX, V OUT_min ), a fronte di un segnale di ingresso avente le caratteristiche date in Tabella e considerando ancora ideali gli amplificatori operazionali. 6. La massima potenza continua, P IN_MAX, che dovrà erogare il generatore V IN, assumendo per il segnale di ingresso le caratteristiche riportate in Tabella.

3 TABELLA RESISTENZE ALL 1% SERIE E Coefficiente moltiplicativo: TABELLA CONDENSATORI IN POLIESTERE MKT AL 10% SERIE R Coefficiente moltiplicativo:

4 ESAMI DI STATO PER L'ABILITAZIONE ALL'ESERCIZIO DELLA PROFESSIONE DI INGEGNERE DELL'INFORMAZIONE SECONDA SESSIONE DELL'ANNO 006 PRIMA PROVA SCRITTA Tema di: INFORMATICA Il candidato progetti il supporto informatico necessario per la realizzazione di un sistema di voto elettronico che permetta la raccolta dei dati elettorali in tempo reale da parte del Ministero dell Interno. Dovranno essere considerate le problematiche relative alle architetture hardware utilizzate, quelle relative al software, alla sicurezza ed all integrità dei dati. L architettura proposta deve prevedere almeno i terminali per l espressione del voto nelle varie sezioni ed un server centrale al Ministero dell Interno per la raccolta dei dati nazionali. I dati che devono essere trasmessi per ogni voto espresso sono: (candidato, partito, sezione elettorale, tipo di elezione, anno) Si tenga presente che i votanti saranno distribuiti su sezioni e divisi in due giornate di 14 ore ciascuna, ma prevedendo che, come il solito, ci sono dei picchi di affluenza alle sezioni. 1) Il candidato fornisca una descrizione generale dell'architettura hardware da lui proposta ) Il candidato fornisca una descrizione generale dell'architettura software da lui proposta Si analizzi poi piu in dettaglio il dimensionamento del sistema: 3) Il candidato dimensioni correttamente i campi del messaggio, inserendo i campi necessari a garantire la riservatezza, l integrita e l autenticazione dei dati nella loro trasmissione telematica. 4) Il candidato dimensioni correttamente la connessione per il trasferimento dei dati al server centrale (o ai server) e la potenza di calcolo necessaria sul server centrale ( o i server). 5) Il candidato illustri quali tecnologie informatiche possono essere utizzate per rendere sicura la trasmissione dei dati.

5 6) Si richiede inoltre di formulare una macro stima dell impegno in termini di giornate d uomo per figura professionale.

6 ESAME DI STATO PER L ABILITAZIONE ALL ESERCIZIO DELLA PROFESSIONE DI INGEGNERE DELL INFORMAZIONE SECONDA SESSIONE DELL ANNO 006 SECONDA PROVA SCRITTA Tema di AUTOMATICA Si discutano (in modo chiaro, preciso e sintetico) gli aspetti che si ritengono maggiormente significativi relativamente alla scelta della metodologia di sintesi del controllore in base alle specifiche del problema di controllo.

7 ESAME DI STATO PER L ABILITAZIONE ALL ESERCIZIO DELLA PROFESSIONE DI INGEGNERE DELL INFORMAZIONE SECONDA SESSIONE DELL ANNO 006 SECONDA PROVA SCRITTA Tema di: Bioingegneria Descrivere un sistema per la generazione di immagini mediche, fornendo dettagli tecnici sulle seguenti parti: sorgente-di-segnale/trasduttore, rivelatore, tipo di segnale prodotto, elettronica di ricezione inclusa la conversione analogico digitale, supporto di memorizzazione. Dare inoltre una descrizione dettagliata dei possibili effetti biologici e delle eventuali normative che regolano l uso di tale apparecchiatura. 1

8 ESAMI DI STATO PER L'ABILITAZIONE ALL'ESERCIZIO DELLA PROFESSIONE DI INGEGNERE DELL'INFORMAZIONE SECONDA SESSIONE DELL'ANNO 006 SECONDA PROVA SCRITTA Tema di: TELECOMUNICAZIONI Esercizio 1 [punti 5] Data una costellazione 4- PAM, assegnare un labeling di Gray. 1. Calcolare la probabilità di errore sul bit in modo esatto, esprimendo tutte le probabilità in funzione del rapporto Eb / N 0.. Data una costellazione PSK con la stessa efficienza spettrale, confrontarne le prestazioni asintotiche con quelle della costellazione 4-PAM appena studiata e calcolare il guadagno in db conseguito dalla migliore. Esercizio [punti 15] Data la costellazione di figura: 1) Scegliere (se possibile) un labeling di Gray e scrivere l espressione asintotica approssimata della BER in funzione del rapporto Eb / N 0 Pagina 1 di

9 ) Calcolare le prestazioni asintotiche (per E b / N 0 )di una 8-PSK e calcolare il guadagno asintotico conseguito dalla migliore. Esercizio 3 [punti 5] Si trasmette un traffico R b =6 Mbps con la modulazione 8-PSK di figura. Il filtro di trasmissione ha risposta impulsiva rettangolare con ampiezza T, e la portante vale 1 MHz. La sequenza di informazione è Disegnare la parte reale e la parte immaginaria delle forme d onda trasmessa sul canale, quotando gli istanti di tempo rilevanti. Esercizio 4:[punti 15] Si trasmette la seguente sequenza binaria di informazione mediante una modulazione -PSK: u T [n]= Si usa una codifica differenziale in TX e una decodifica differenziale in RX. Durante la trasmissione sul canale si sovrappone del rumore che inverte il segno del secondo e del terzo segnale trasmesso. In ricezione, la portante viene ricostruita con errore di fase di 180 gradi. a) Scrivere la sequenza di bit trasmessi sul canale. b) Scrivere la sequenza di bit ricevuti dopo la decodifica differenziale. c) Quanti bit vengono ricevuti errati? Commentare il risultato. Pagina di

10 ESAME DI STATO PER L ABILITAZIONE ALL ESERCIZIO DELLA PROFESSIONE DI INGEGNERE DELL INFORMAZIONE SECONDA SESSIONE DELL ANNO 006 PROVA PRATICA Tema di AUTOMATICA Verranno valutate positivamente chiarezza, precisione e sinteticità delle risposte. Sia dato il seguente sistema dinamico a tempo discreto x(t 1) = x(t) 1 0 u(t) = Ax(t) Bu(t) [ 0 1 0] [ 0] y(t) = x(t) u(t) = Cx(t) Du(t) x(0) = x 0 (1) Si progetti, se possibile, un controllore a retroazione dallo stato in modo che, indipendentemente dallo stato iniziale x 0, venga minimizzato l indice di costo dove y (t) indica il trasposto di y(t). J = y (t)y(t) t=0

11 ESAMI DI STATO PER L'ABILITAZIONE ALL'ESERCIZIO DELLA PROFESSIONE DI INGEGNERE DELL'INFORMAZIONE SECONDA SESSIONE DELL'ANNO 006 PROVA PRATICA Tema di: Bioingegneria PROVA 1.A Si consideri la tabella: ARCHIVIO GENERALE Ospedale Reparto Abbrev iazione (*) Medici in forze, ID, Telefono Padre Pio Ortopedia ORT Rossi, R1, , Bianchi, B45, , Verdi, V43, Igea Ortopedia ORT Fantozzi, F1, 04111, Filini, F, , Santa Maria Infettivologia INF Hubner, H76, , Vieri, V43, , Bronzo, B34, Santa Maria Medicina MED Malesani, M43, , Nori, N1, , Toni, T67, Salus Reumatologia REU Zorzi, Z56, Null, Vidoni, V3, , Zampol, Z67, Giulietta e Romeo Giulietta e Romeo Ortopedia ORT Maschio, M56, , Guglielmi, G34, , Rossi, R17, Cardiologia CAR Cairo, C90, , Pozzolino, P8, 0445,6743 Primario, ID, Telefono Rossi, R1, Fantozzi, F1, Bronzo, B34, Toni, T67, Letti Rep DRG trattati dal reparto Tariffe DRG trattati dal reparto Indirizzo della sede dell osped ale 3 143,118 70, 90 Via Giustiniani 1 143, , 100 Via Facciolati , 35 50, 60 Via Garibaldi , 38, 39, 40, 41, 4 60, 70, 70, 70, 70, 70 Via Garibaldi 16 Zorzi, Z56, Null 31 45,11 100, 15 Campo S. Giacomo Rossi, R17, Pozzolino, P8, 0445,6743 (*) l abbreviazione è data dalle prime tre lettere del nome ,118, 144, ,11, 1, 13 70, 90, 60, , 15, 140, 140 Region e Cod Reg( *) Città Veneto VEN Padova Lombardi LOM Milano a Veneto VEN Padova Veneto VEN Padova Veneto VEN Venezia Via Gulliver 3 Veneto VEN Verona Via Gulliver 3 Veneto VEN Verona A) Dopo averne capito il significato, si individuino e analizzino le dipendenze funzionali tra gli attributi in gioco (se servisse, precisare le ipotesi fatte). B) Produrre il diagramma E-R che corrisponde concettualmente alla realtà descritta nel data base, completo di identificatori (è possibile scegliere per questi dei nomi più compatti di quelli nella tabella), cardinalità di associazione, cardinalità di attributo, e analizzando, per ogni associazione, il tipo. C) Si ottenga uno schema di data base in cui ogni tabella è nella forma normale di Boyce-Codd, evidenziando nello schema finale chiavi primarie e chiavi esterne. D) Tracciare il diagramma delle dipendenze funzionali per lo schema normalizzato. E) Ottenere, in algebra relazionale o SQL, l elenco delle strutture che trattano almeno un DRG a rimborso superiore a

12 PROVA 1.B Tracciare il free body diagram e calcolare, partendo dai dati in figura, la forza necessaria esercitata dal muscolo tibiale anteriore per mantenere costante l angolo di flessione plantare alla caviglia al momento dell appoggio, sapendo che la forza misurata dalla pedana di forza è pari a 800 N e l angolo a=45. Si consideri il moto nel solo piano sagittale, il momento di inerzia del piede trascurabile e il contributo alla coppia articolare legato alla cocontrazione trascurabile. Il candidato spieghi quale differenze nella forza esercitata dal tibiale anteriore si aspetterebbe nel caso fosse presente all articolazione una elevata attività di cocontrazione muscolare. d A: malleolo, di coordinate (6,) B: punto di contatto, di coordinate (5,0) d=1 y x a B A

13 ESAMI DI STATO PER L'ABILITAZIONE ALL'ESERCIZIO DELLA PROFESSIONE DI INGEGNERE DELL'INFORMAZIONE SECONDA SESSIONE DELL'ANNO 006 PROVA PRATICA Tema di: ELETTRONICA Esercizio N 1 [punti 5] RS - VO VS - CO RO Dove C O = 0,01 µf; R S = R O = 100kΩ L amplificatore operazionale del circuito in figura, ha un guadagno ad anello aperto pari a 10 5 e un singolo polo alla frequenza ω 3dB =10rad/sec. 1. Disegnare il diagramma di Bode del guadagno di anello.. Si trovi la frequenza in corrispondenza della quale Aβ (dove β è il fattore di controreazione) = 1 ed il relativo margine di fase. 3. Si calcoli la funzione di trasferimento ad anello chiuso, includendo lo zero e i poli. Pagina 1 di

14 Esercizio N [punti 5] Vcc Q4 Q3 gm (vd / ) gm (vd / ) Uscita gm (vd / ) vd - Q1 Q - Progettare il circuito in figura utilizzando uno specchio di corrente nella configurazione di base per implementare il generatore di corrente I. Si vuole che la transconduttanza (rapporto tra la corrente di cortocircuito di uscita e la tensione differenziale Vd) equivalente sia pari a 4mA/v [N.B. si può trascurare la resistenza di uscita nel modello ai piccoli segnali dei BJT]. Si utilizzino alimentazioni da ±15V e BJT aventi: β =00 e V A = 100 V o o o Determinare la resistenza d ingresso differenziale Ri. Determinare il valore della resistenza d uscita Ro. Determinare il guadagno di tensione a circuito aperto, la corrente di polarizzazione in ingresso, l intervallo relativo al segnale di modo comune in ingresso e la resistenza d ingresso di modo comune. Esercizio N 3 [punti 10] Indicate quali passi adottereste per la messa in produzione industriale dell amplificatore operazionale indicato nell esercizio 1. Pagina di

15 ESAMI DI STATO PER L'ABILITAZIONE ALL'ESERCIZIO DELLA PROFESSIONE DI INGEGNERE DELL'INFORMAZIONE SECONDA SESSIONE DELL'ANNO 006 PROVA PRATICA Tema di:informatica L azienda XYZ, che distributrice di servizi in rete (gas e acqua), vuole implementare un sistema che consenta ad ogni utente di collegarsi ad Internet ed accedere alla propria posizione per mezzo del codice utente e del codice personale che è stato inviato in forma cartacea allo stesso. Attraverso questo sistema l utente potrà; consultare le proprie bollette e vedere se sono state pagate; inserire i dati di consumo (data rilevazione, valore del contatore); modificare i dati di domiciliazione bancaria per i pagamenti; consultare messaggi personali o generalizzati inviati dall azienda XYZ; simulare i valori di una bolletta fittizia basandosi sui valori di consumo inseriti. I macro dati che vengono consultati dalle banche dati esistenti sono: o anagrafica Cliente (denominazione, data di nascita, indirizzo, codici identificativi e di acceso al servizio online) o anagrafica Servizio {tipo servizio (gas, acqua), ubicazione (indirizzo, CAP, comune, provincia), modalità di pagamento (contanti, bollettino, domiciliazione bancaria), eventuali estremi per la domiciliazione bancaria, codici per l accesso al servizio online} o Bollette {tipo servizio, periodo di riferimento, ultima lettura (data e valore), imposta, addizionale regionale, quota fissa distribuzione, consumi, IVA, modalità di pagamento, estremi di pagamento, indicatore di pagamento effettuato, data pagamento, imposrto pagato} Per la simulazione del calcolo della bolletta fittizia va attivato un processo già esistente fornendo in input i dati identificativi del Cliente e del servizio e i dati di consumo e ricevendone i dati economici della bolletta. Si richiede di progettare il sistema sopra indicato fornendo inoltre: l indicazione del processo produttivo del software che verrà adottato (passi, metodi e strumenti); o lo schema architetturale dei processi del sistema e delle componenti; o i diagrammi delle classi; o i diagrammi funzionali (d uso oppure DFD). Si richiede inoltre di formulare una macro stima dell impegno in termini di giornate d uomo per figura professionale. Pagina 1 di 1

16 ESAMI DI STATO PER L'ABILITAZIONE ALL'ESERCIZIO DELLA PROFESSIONE DI INGEGNERE DELL'INFORMAZIONE SECONDA SESSIONE DELL'ANNO 006 PROVA PRATICA Tema di: TELECOMUNICAZIONI Esercizio N 1 [punti 5] Si deve scaricare dalla rete Internet, attraverso un normale canale telefonico di banda netta Hz, un video delle dimensioni di 00 x 150 pixel alla cadenza di 5 fotogrammi al secondo, della durata totale di 0 sec, utilizzando 56 colori e fattore di compressione del 50 %. Supponendo che l's/n del canale sia di 36 db e che si voglia usare una codifica multilivello per ottimizzare la velocità di trasmissione, determinare: la quantità totale Q di informazione da scaricare in formato compresso; il numero di simboli al secondo trasmessi; il numero di bit al secondo trasmessi; il numero M dei livelli prescelti; il numero N dei bit necessari; il tipo di modulazione scelta. Inoltre si chiede di Verificare poi se è possibile vedere il video in diretta, cioè in contemporanea al download, o se è necessario aspettare la fine del download e poi avviarlo. Rifare poi la verifica per una linea digitale ISDN a 64 Kbit/sec; a 18 Kbit/sec; o ADSL a 640 Kbit/sec: Esercizio N [punti 5] Nel caso di trasmissione via etere fra due antenne, si vuole determinare la potenza all ingresso del ricevitore R X, conoscendo la potenza erogata dal trasmettitore T X, secondo lo schema indicato in figura, supponendo antenne, cavi, trasmettitore e ricevitore adattati fra loro ed il rendimento di ognuna delle due antenne del 96%. Pagina 1 di

17 PTX P1 P d P3 P4 PRX TX RX l1 l DATI: P TX = 100 W α 1 = 0,03 db/m f= 7 MHz α = 0,08 db/m l 1 = 15 m d= 3 Km l = 54 m Nella tabella dati: P TX indica la potenza erogata dal trasmettitore; α 1 e α indicano l attenuazione dei cavi; l 1 ed l sono le lunghezze dei cavi; d è la distanza fra le antenne; f infine rappresenta la fraquenza. Esercizio N 3 [punti 10] Data la linea in RF (radio frequenza) di figura ed avendo i seguenti dati di riferimento: α (fattore di attenuazione) = 0,08 db/m; f= 7 MHz; f= 7 MHz; l = 57 m; E g =140 V; R g =50 Ω; R 0 =50 Ω; R L =150 Ω. Si richiede di determinare: 1. lo schema equivalente del transitorio iniziale;. la corrente e la tensione incidenti all ingresso della linea; 3. la potenza complessiva erogata dal generatore; 4. la potenza incidente all ingresso della linea; 5. l attenuazione della linea in db. Pagina di