Page 1. Sistemi Elettronici SISTEMI ELETTRONICI. SisElnTA DDC 1. Ingegneria dell Informazione. Lezione 1. Docenti
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- Oliviero Miele
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1 SISTEMI ELETTRONICI A - INTRODUZIONE A.1 - Scomposizione funzionale obiettivi organizzazione e struttura del modulo livelli di descrizione Ingegneria dell Informazione Lezione 1 Docenti Vincenzo Pozzolo Dante Del Corso Pierluigi Civera Politecnico di Torino Dipartimento di Elettronica Sistemi Elettronici SisElnTA DDC SisElnTA DDC Matematica, informatica, elettrotecnica, fisica, Corsi di Elettronica di base Matematica, informatica, elettrotecnica, fisica, Corsi di Elettronica di base SISTEMI ELETTRONICI Concetti base e metodologie, funzioni dei moduli, segnali e interfacciamento SisElnTA DDC SisElnTA DDC Corsi di Elettronica di base Corso Sistemi Elettronici Matematica, informatica, elettrotecnica, fisica, SISTEMI ELETTRONICI Concetti base e metodologie, funzioni dei moduli, segnali e interfacciamento SISTEMA APPLICAZIONE MODULO FUNZIONE COMPONENTI E TECNOLOGIE ELETTRONICHE SPECIALISTICHE ELETTRONICHE SPECIALISTICHE Struttura interna dei moduli, modelli, componenti, tecnologie STRUTTURA COMPONENTI TECNOLOGIA SisElnTA DDC SisElnTA DDC Page DDC 1
2 Struttura di questo corso Lezioni video A introduzione B moduli analogici C amplificatori operazionali D moduli digitali E sistemi elettronici numerici F stili di progetto 30 lezioni video esercitazioni, laboratori 18 ore Homework ~ 90 ore 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 SisElnTA DDC Contenuto di questa lezione (A1) 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 SisElnTA DDC Cartelli usati nelle lezioni video Elettronica I: ed. Pitagora Elettronica II: ed Levrotto e Bella Materiale su web Materiale didattico - 2 copie dei lucidi, manuali e guide, simulatori esercizi ed esempi di esami La collocazione del materiale viene indicata nei tutorati. Contenuto di questa lezione (A1) SisElnTA DDC SisElnTA DDC Page DDC 2
3 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 Verifica dei prerequisiti E disponibile un test iniziale non influisce sulla valutazione finale, obiettivo:» verificare il possesso dei prerequisiti,» valutare se si è in grado di seguire proficuamente il modulo,»selezionare cosa è bene ripassare. at Doc la verifica e ripasso dei prerequisiti fanno parte degli homework SisElnTA DDC SisElnTA DDC 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 at Doc Contenuto di questa lezione (A1) SisElnTA DDC SisElnTA DDC Sistemi elettronici e moduli Un sistema elettronico è fatto di moduli interconnessi. Perché iniziamo dai sistemi? La maggior parte dei progettisti utilizza moduli e componenti costruiti da altri SisElnTA DDC SisElnTA DDC Page DDC 3
4 Perché iniziamo dai sistemi? Cosa sono i segnali? 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 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 SisElnTA DDC 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 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 SisElnTA DDC Struttura di oggetto IT Componenti, supporti, connessioni Primi passi per una descrizione in termini di struttura: - scomposizione in unità (fisiche) più semplici - individuare le funzioni di ogni unità. 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 SisElnTA DDC Page DDC 4
5 Circuiti integrati Continuando la scomposizione arriviamo ai circuiti integrati Scomposizione funzionale MODULI FUNZIONALI Cuore del C.I. è una piastrina di silicio che può ospitare un gran numero di elementi attivi (transistori) - anche qualche 10M. SENSORI tastiera, microfono, antenna,.. ATTUATORI auricolare, display, antenna,... SISTEMA ELETTRONICO SisElnTA DDC SisElnTA DDC Schema a blocchi primo livello Schema a blocchi comprensibile DEVIATORE DI RICEVITORE DEMODULATORE CATENA RX A/D D/A MICROP. DSP, MEM OSCILLATORI RX E TX MODULATORE CATENA TX ALIMENTAZIONE CONTROLLO POTENZA TRASDUTTORI: AP, MK, TASTIERA, DISPLAY SisElnTA DDC SisElnTA DDC Blocco 1: deviatore di antenna Deviatore di antenna: funzione DEVIATORE DI RC Filter Tx EN GSM EN DCS EN PCS EN Descrizione FUNZIONALE Gruppo di moduli correlati a una specifica funzione: RC Filter Tx EN GSM EN DCS EN PCS EN HARMONIC FILTER TX (PA) RX GSM DCS PCS commutare l antenna tra trasmettitori e ricevitori. HARMONIC FILTER TX (PA) RX GSM DCS PCS SisElnTA DDC SisElnTA DDC Page DDC 5
6 Deviatore di antenna: schema Deviatore di antenna: struttura V1 V2 Schema elettrico del deviatore. V1 V2 Tx Ant Rx3 Rx1 Rx2 sono riconoscibili componenti elementari (R, C, FET) e le loro interconnessioni Tx Ant Rx3 V3 Rx1 Rx2 V3 Aspetto fisico del deviatore; all interno sono presenti resistenze, condensatori, transistori collegati come indicato nello schema elettrico SisElnTA DDC SisElnTA DDC Ancora schema a blocchi Moduli digitali - 2 Amplificatori, filtri Oscillatori Convertitori A/D e D/A Sommatori, Moltiplicatori Memoria, microprocessori Digital Signal Processor Interfaccia display, SIM ALTRI MODULI A/D D/A TASTIERA, DISPLAY, AURICOLARE,,... MICROP DSP, MEM,... Sommatori Moltiplicatori Filtri Interfaccia display Interfaccia SIM CPU Memoria ACCUMULATORE REGISTRO A SOMMATORE MEMORIA UNITA ARITMETICA SisElnTA DDC SisElnTA DDC 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 Da dove arriva l energia? Segnali (trasportano informazione) Alimentazioni (trasportano energia) INFO IN L energia richiesta per il funzionamento viene distribuita come tensione continua. Val GND INFO OUT SisElnTA DDC SisElnTA DDC Page DDC 6
7 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 Obiettivi di questa lezione (A1) SisElnTA DDC SisElnTA DDC 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 7
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