Corso di Strumentazione e Misure Elettroniche 18/07/03 Prova Scritta

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Lucia Campo
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1 Corso di Strumentazione e Misure Elettroniche 18/07/03 Per una corretta elaborazione di un segnale, è necessario conoscerne lo spettro di frequenza, cioè almeno il modulo delle componenti sinusoidali in cui può essere scomposto senza perdere l informazione ad esso associata. Gli strumenti elettronici più diffusi per la misura dello spettro di frequenza di un segnale sono l analizzatore di spettro spazzolato e lo FFT spectrum analyzer. Il candidato illustri sinteticamente: 1. il principio di funzionamento alla base di ciascuna delle due metodologie di misura indicando i problemi e le limitazioni di prestazione che da questi direttamente discendono; 2. i vantaggi e gli svantaggi della strumentazione elettronica basata su queste metodologie, facendo particolare riferimento allo span di frequenza, alla risoluzione e precisione di frequenza e alla risoluzione e precisione di ampiezza; 3. il ragionamento in base a cui scegliere una delle due metodologie per analizzare il segnale ricevuto da un satellite meteorologico che trasmette in una banda di 180 MHz centrata alla frequenza di 5.56 GHz.

2 Corso di Strumentazione e Misure Elettroniche 26/09/03 Il generatore di clock di un circuito digitale deve fornire una forma d onda impulsiva con frequenza di ripetizione pari a 1 MHz, duty cycle 50%, tempi di salita e discesa minori di 100 nsec ed ampiezza compatibile con gli ingressi della famiglia TTL (L 0.4 V; H 3.5 V). 1. Il candidato indichi, fra quelli riportati in tabella, il modello dell oscilloscopio digitale che ritiene più adatto per misurare le reali caratteristiche della forma d onda del generatore, cioè la tensione dello stato logico basso (L) e alto (H), la frequenza, il duty cycle, i tempi di salita e discesa e le eventuali sovraelongazioni, citando quali caratteristiche ha preso in considerazione e perché. MODELLO A B C D E F G Larghezza di banda ripetitiva [MHz] Larghezza di banda in tempo reale [MHz] Precisione nella misura di tempo [psec.] ±100 ±100 ±40 ±100 ±20 ±100 ±100 Frequenza di campionamento [MSa/sec.] Profondità di memoria 4K 4K 1M 4K 5K 32K 32K Risoluzione verticale 8 bit Campi di tensione da 2mV/div a 5V/div Impedenza di ingresso 1 MΩ 1 MΩ 1 MΩ, 50 Ω 2. Successivamente il candidato descriva la procedura di misura che adotterebbe per verificare la presenza di glitch nella forma d onda del generatore suddetto indicando quale modello di oscilloscopio utilizzerebbe e di quali altre caratteristiche (non esposte nella tabella) tale oscilloscopio dovrebbe essere dotato.

3 Corso di Strumentazione e Misure Elettroniche (V.O.) 18/12/03 Molte delle caratteristiche di un segnale analogico sono più facili da misurare nel dominio della frequenza che nel dominio del tempo. La strumentazione elettronica oggi disponibile per questo tipo di misure (analizzatore di spettro) si basa sostanzialmente su tre distinti principi di funzionamento: ricevitore spazzolato con funzionamento in fondamentale ; ricevitore spazzolato con funzionamento in armonica ; campionamento nel dominio del tempo finalizzato al calcolo della FFT (Fast Fourier Trasform). Si richiede di paragonare vantaggi e svantaggi dei tre principi di funzionamento, facendo particolare riferimento a: 1. span e campo di frequenze di frequenza; 2. risoluzione e precisione in frequenza; 3. risoluzione e precisione in ampiezza; 4. problemi di misura e limitazioni di prestazioni direttamente correlate al principio di funzionamento adottato.

4 Corso di Strumentazione e Misure Elettroniche (V.O.) 13/02/04 Si vogliono misurare le caratteristiche elettriche della risposta, nel dominio del tempo, di un circuito digitale utilizzando un oscilloscopio digtale; in particolare si vuole misurare: a) l ampiezza dei livelli elettrici in uscita al variare del fan-out (carico); b) il tempo di salita e di discesa della forma d onda d uscita; c) il tempo di ritardo della risposta rispetto al fronte di salita dell impulso inviato in ingresso. Le caratteristiche elettriche nominali del circuito sono: a) frequenza massima di funzionamento (cioè degli impulsi di ingresso): 1 MHz b) livelli dell uscita: 0 Stato basso 1 V *** 2.5 Stato alto 5 V c) tempo massimo di salita o discesa : 50 nsec d) ritardo massimo della risposta: 800 nsec Il candidato discuta: 1. di quali caratteristiche minime deve essere dotato l oscilloscopio, in termini di numero di canali, banda passante in tempo reale, frequenza di campionamento, profondità di memoria, tempo di apertura del campionatore, etc.; 2. della procedura che è necessario adottare per la misura del tempo di salita e del tempo di ritardo; 3. degli errori nella misura del tempo di salita o di discesa che possono nascere per effetto del collegamento elettrico fra sistema sotto misura e oscilloscopio; 4. degli errori che affliggono la misura del tempo di ritardo e di come possano essere valutati.

5 Corso di Strumentazione e Misure Elettroniche (V.O.) 14/04/04 L elevata precisione ottenibile con un analizzatore di reti vettoriale (VNA), è dovuta alla possibilità di correggere i numerosi errori sistematici, presenti nelle misure nel dominio della frequenza, attraverso adeguate procedure di calibrazione. Il candidato esponga sinteticamente il problema della calibrazione del VNA mettendo in evidenza: 1. i principali errori sistematici presenti nella misura dei parametri di diffusione di un biporta; 2. i metodi per determinare i parametri del modello d errore di un VNA; 3. le procedure per misurare correttamente i parametri di diffusione di un dispositivo non inseribile.

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