SISTEMI ELETTRONICI. Sistemi Elettronici. Ingegneria dell Informazione. A - INTRODUZIONE A.1 - Scomposizione funzionale. Lezione 1.

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Brigida Daniella Perini
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1 Ingegneria dell Informazione SISTEMI ELETTRONICI A - INTRODUZIONE A.1 - Scomposizione funzionale obiettivi organizzazione e struttura del modulo livelli di descrizione SisElnTA DDC Lezione 1 Sistemi Elettronici Docenti Vincenzo Pozzolo Dante Del Corso Pierluigi Civera Politecnico di Torino Dipartimento di Elettronica SisElnTA DDC Page DDC 1

2 Corsi di Elettronica di base Matematica, informatica, elettrotecnica, fisica, SisElnTA DDC Corsi di Elettronica di base Matematica, informatica, elettrotecnica, fisica, SISTEMI ELETTRONICI Concetti base e metodologie, funzioni dei moduli, segnali e interfacciamento SisElnTA DDC Page DDC 2

3 Corsi di Elettronica di base Matematica, informatica, elettrotecnica, fisica, SISTEMI ELETTRONICI COMPONENTI E TECNOLOGIE ELETTRONICHE SPECIALISTICHE ELETTRONICHE SPECIALISTICHE Concetti base e metodologie, funzioni dei moduli, segnali e interfacciamento Struttura interna dei moduli, modelli, componenti, tecnologie SisElnTA DDC Corso Sistemi Elettronici SISTEMA APPLICAZIONE MODULO FUNZIONE STRUTTURA COMPONENTI TECNOLOGIA SisElnTA DDC Page DDC 3

4 Struttura di questo corso A introduzione B moduli analogici C amplificatori operazionali D moduli digitali E sistemi elettronici numerici esercitazioni, laboratori 18 ore Homework ~ 90 ore F stili di progetto 30 lezioni video SisElnTA DDC Lezioni video Corso sperimentato presso il Politecnico di Torino nell AA Soluzione provvisoria per il corso teledidattico: Riutilizzo parziale di corsi video esistenti: Elettronica I e Elettronica II» ripetizioni, ridondanze, Lezioni o altro materiale di inquadramento e raccordo Materiale per autoistruzione: sito WEB SisElnTA DDC Page DDC 4

5 Contenuto di questa lezione (A1) Quali obiettivi ha questo corso Come è organizzato Test prerequisiti Perché si inizia dai sistemi Un esempio di sistema complesso Scomposizione funzionale, I livelli di descrizione SisElnTA DDC Materiale didattico - 1 testo di riferimento: R.C. Jaeger: MICROELETTRONICA McGraw Hill (IT) 1998 altri testi adeguati: J. Millman, A. Grabel: Microelectronics (II ed.), McGraw Hill/Boringhieri A.Sedra, K.Smith: Circuiti per la microelettronica, Saunders publishing/ediz. Ingegneria Per tutti meglio l edizione inglese! SisElnTA DDC Page DDC 5

6 Cartelli usati nelle lezioni video Elettronica I: ed. Pitagora Elettronica II: ed Levrotto e Bella Materiale didattico - 2 Materiale su web copie dei lucidi, manuali e guide, simulatori esercizi ed esempi di esami La collocazione del materiale viene indicata nei tutorati SisElnTA DDC Contenuto di questa lezione (A1) Quali obiettivi ha questo corso Come è organizzato Test prerequisiti Perché si inizia dai sistemi Un esempio di sistema complesso Scomposizione funzionale, I livelli di descrizione SisElnTA DDC Page DDC 6

7 Prerequisiti Per il modulo sono richieste conoscenze di: elettrotecnica risoluzione di reti RLC con generatori pilotati metodo simbolico matematica sistemi di equazioni lineari, equazioni differenziali serie di Fourier informatica algebra di Boole SisElnTA DDC E disponibile un test iniziale non influisce sulla valutazione finale, Verifica dei prerequisiti obiettivo:» verificare il possesso dei prerequisiti,» valutare se si è in grado di seguire proficuamente il modulo,» selezionare cosa è bene ripassare. D la verifica e ripasso dei prerequisiti fanno parte degli homework SisElnTA DDC Page DDC 7

8 Test prerequisiti Reperibilità indicata dai poli teledidattici. Stampare e compilare il modulo: domande a risposte multiple indicare la risposta che si ritiene corretta chiudere la compilazione entro 20, anche se incompleta Verificare le soluzioni Autocorrezione D SisElnTA DDC Contenuto di questa lezione (A1) Quali obiettivi ha questo corso Come è organizzato Test prerequisiti Perché si inizia dai sistemi Un esempio di sistema complesso Scomposizione funzionale, I livelli di descrizione SisElnTA DDC Page DDC 8

9 Sistemi elettronici e moduli Un sistema elettronico è fatto di moduli interconnessi SisElnTA DDC Perché iniziamo dai sistemi? La maggior parte dei progettisti utilizza moduli e componenti costruiti da altri SisElnTA DDC Page DDC 9

10 Perché iniziamo dai sistemi? Per usare un modulo serve conoscere il comportamento esterno, non la struttura interna. Cosa fa il modulo?» FUNZIONE Come parla con gli altri moduli?»segnali Quanta e quale energia richiede?»alimentazione SisElnTA DDC Cosa sono i segnali? Nei sistemi elettronici l informazione è associata a grandezze elettriche tensioni correnti frequenza Queste grandezze sono i segnali Per trasportare informazione occorrono variazioni SisElnTA DDC Page DDC 10

11 Sistema di riferimento Sistema di riferimento per questa lezione: telefono cellulare parte del sistema servizi/rete/terminali utente, sistema complesso (~ transistori), campionario di diversi aspetti dell elettronica, funzioni diversificate tecnologie moderne SisElnTA DDC Oggetto dell analisi Come possiamo analizzare, descrivere, capire oggetti complessi? Come possiamo descrivere funzioni e strutture? Analisi della struttura»come è fatto? Scomposizione funzionale»cosa fa? SisElnTA DDC Page DDC 11

Struttura di oggetto IT Primi passi per una descrizione in termini di struttura: - scomposizione in unità (fisiche) più semplici - individuare le funzioni di ogni unità.

12 Struttura di oggetto IT Primi passi per una descrizione in termini di struttura: - scomposizione in unità (fisiche) più semplici - individuare le funzioni di ogni unità SisElnTA DDC Componenti, supporti, connessioni Sono riconoscibili componenti elementari (resistenze, condensatori, transistori, circuiti integrati,...), strutture di supporto e di interconnessione (circuito stampato, cavi, connettori, ), trasduttori (altoparlante, microfono, display, antenna, ) SisElnTA DDC Page DDC 12

13 Circuiti integrati Continuando la scomposizione arriviamo ai circuiti integrati Cuore del C.I. è una piastrina di silicio che può ospitare un gran numero di elementi attivi (transistori) - anche qualche 10M SisElnTA DDC Scomposizione funzionale MODULI FUNZIONALI SENSORI tastiera, microfono, antenna,.. ATTUATORI auricolare, display, antenna,... SISTEMA ELETTRONICO SisElnTA DDC Page DDC 13

Schema a blocchi primo livello 020422-27 SisElnTA1-2002 DDC Schema a blocchi comprensibile DEVIATORE DI ANTENNA RICEVITORE DEMODULATORE CATENA RX A/D D/A MICROP.

14 Schema a blocchi primo livello SisElnTA DDC Schema a blocchi comprensibile DEVIATORE DI ANTENNA RICEVITORE DEMODULATORE CATENA RX A/D D/A MICROP. DSP, MEM OSCILLATORI RX E TX MODULATORE CATENA TX CONTROLLO POTENZA ALIMENTAZIONE TRASDUTTORI: AP, MK, TASTIERA, DISPLAY SisElnTA DDC Page DDC 14

15 Blocco 1: deviatore di antenna ANTENNA DEVIATORE DI ANTENNA RC Filter Tx EN GSM EN DCS EN PCS EN ANTENNA SWITCH RX GSM HARMONIC FILTER DCS TX (PA) PCS SisElnTA DDC Deviatore di antenna: funzione Descrizione FUNZIONALE Gruppo di moduli correlati a una specifica funzione: ANTENNA ANTENNA SWITCH RC Filter Tx EN GSM EN DCS EN PCS EN commutare l antenna tra trasmettitori e ricevitori. HARMONIC FILTER RX GSM DCS TX (PA) PCS SisElnTA DDC Page DDC 15

16 Deviatore di antenna: schema Tx Ant Rx3 V1 V2 Rx1 Rx2 Schema elettrico del deviatore. sono riconoscibili componenti elementari (R, C, FET) e le loro interconnessioni ANTENNA SWITCH V SisElnTA DDC Deviatore di antenna: struttura V1 V2 Tx Ant Rx3 Rx1 Rx2 V3 Aspetto fisico del deviatore; all interno sono presenti resistenze, condensatori, transistori collegati come indicato nello schema elettrico. ANTENNA SWITCH SisElnTA DDC Page DDC 16

17 Ancora schema a blocchi Amplificatori, filtri Oscillatori Convertitori A/D e D/A Sommatori, Moltiplicatori Memoria, microprocessori Digital Signal Processor ALTRI MODULI A/D D/A MICROP DSP, MEM,... Interfaccia display, SIM TASTIERA, DISPLAY, AURICOLARE, ANTENNA, SisElnTA DDC Sommatori Moduli digitali - 2 Moltiplicatori Filtri Interfaccia display ACCUMULATORE REGISTRO A SOMMATORE Interfaccia SIM CPU Memoria MEMORIA UNITA ARITMETICA SisElnTA DDC Page DDC 17

18 Perché iniziamo dai sistemi? Per usare un modulo serve conoscere il comportamento esterno, non la struttura interna. Cosa fa il modulo?» FUNZIONE Come parla con gli altri moduli?»segnali Quanta e quale energia richiede?»alimentazione SisElnTA DDC Da dove arriva l energia? Segnali (trasportano informazione) Alimentazioni (trasportano energia) Val INFO IN INFO OUT GND L energia richiesta per il funzionamento viene distribuita come tensione continua SisElnTA DDC Page DDC 18

19 Sottosistema di alimentazione Il sottosistema di alimentazione è complesso: obiettivi di progetto» ridurre la produzione di calore» massima durata e rapida ricarica delle batterie» minimo inquinamento (batterie) moduli» alimentatore da rete, regolatori» distribuzione e gestione della potenza» batteria/caricatore SisElnTA DDC Obiettivi di questa lezione (A1) Quali obiettivi ha questo corso Come è organizzato Test prerequisiti Perché si inizia dai sistemi Un esempio di sistema complesso Scomposizione funzionale, I livelli di descrizione SisElnTA DDC Page DDC 19

20 Descrizione e analisi di segnali Trasformata di Fourier Spettro di un segnale Segnali aleatori Numerazione e codici binari Riferimenti sul testo (Jaeger): 1.2 Classificazione dei segnali 1.3 Notazioni 1.4 Risoluzione di circuiti 1.5 Spettro in frequenza dei segnali Prerequisiti lezione A SisElnTA DDC SisElnTA DDC Page DDC 20

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