Page 1. Elettronica per la Telematica ETLM - A0 27/01/ DDC 1. Contenuti di questa lezione

Transcript

1 Politecnico di Torino Facoltà dell Informazione Contenuti di questa lezione Modulo Elettronica per la Telematica A0 - Presentazione, organizzazione, materiale,» Obiettivi, contenuti» Organizzazione, materiale Richiami» Amplificatori operazionali» Circuti logici» Transistori Obiettivi, organizzazione e contenuti di ELN x TLM Utilizzo del materiale didattico Testo e materiale su carta Sito web Applicazione di riferimento Modem/Router Richiami (Sistemi ELN, Dispositivi e tecnologie ELN) Circuiti logici: parametri elettrici e struttura Transistori: modelli in linearità e in commutazione Amplificatori operazionali (Lez A1) (rev 27/01/ ) 27/01/ ETLM - A DDC 27/01/ ETLM - A DDC Elettronica per la Telematica Prerequisiti Sistemi, moduli e circuiti elettronici per trattamento dell informazione e per telecomunicazioni Obiettivo è sviluppare capacità di: Analizzare le richieste e definire le specifiche» come la applicazione può essere realizzata da un sistema» specifiche funzionali e di interfaccia per sistemi e moduli Scegliere/progettare circuiti dalle specifiche» scelta su catalogo o indicazioni di progetto» struttura interna dei moduli (architetture e circuiti)» flusso di progetto e analisi degli errori Verificare sperimentalmente il comportamento dei circuiti Elettronica applicata, comunicazioni, calcolatori Amplificatori operazionali, transistori bipolari e MOS Circuiti digitali (porte, flip-flop, registri, contatori, ) Caratteristiche dei segnali, spettri in frequenza. Per le esercitazioni di laboratorio: semplici montaggi uso della strumentazione base trattamento di dati sperimentali. Corsi propedeutici: Sistemi Elettronici, Dispositivi e tecnologie elettroniche Teoria dei segnali, Fondamenti di Informatica 27/01/ ETLM - A DDC 27/01/ ETLM - A DDC Organizzazione dei contenuti Elementi caratterizzanti A: Presentazione + Amplificatori [Capitolo 1] A. O. e transistori, mixer, oscillatori B: PLL, mo-demodulatori [Capitolo 2] Analisi lineare, esempi di applicazioni C: sistemi di conversione A/D/A [Capitolo 4] Parametri del sistema, applicazioni Classificazione dei circuiti D: interconnessioni [Capitolo 5] Integrità di segnale, Protocolli E: logiche programmabili Flusso di progetto, esempi Argomenti affrontati in sequenza top-down: descrizione e identificazione funzionale, analisi circuitale criteri di progetto cause di errore. Per ogni argomento: Prerequisiti, materiale didattico Teoria Esempi di applicazione Esercizi di analisi e di progetto Esercitazioni di laboratorio 27/01/ ETLM - A DDC 27/01/ ETLM - A DDC Page DDC 1

2 Struttura del modulo Laboratorio Lezioni, esercitazioni ogni settimana: ore di lezione + 2 ore di esercizi 3 esercitazioni di laboratorio (4 ore) Complessivamente 19 lezioni esercitazioni laboratori ore in aula + 96 ore autonome = 160/30 = 5,3 crediti» Margine per recuperi Costituisce parte essenziale di un corso progettuale Obiettivi: Verificare la corrispondenza tra modelli e casi reali Verificare la correttezza dei progetti Abituare al lavoro di gruppo coordinato Il laboratorio richiede Manuali e guide per le esercitazioni e le relazioni (sito web) Attività di preparazione (homework):» progetti, simulazioni precedenti le misure Seguire una labetiquette 27/01/ ETLM - A DDC 27/01/ ETLM - A DDC Collaborazione e lavoro di gruppo Modalità di esame L ingegnere non può lavorare da solo; organizzazione e collaborazione sono punti chiave del lavoro reale. Le esercitazioni di laboratorio puntano anche ad abituare al lavoro collaborativo; esecuzione dell'esperienza e stesura della relazione sono compiti collettivi del gruppo di allievi. La valutazione della relazione è per tutto il gruppo. Solo organizzando preventivamente il lavoro e suddividendolo tra i componenti del gruppo l esercitazione può essere completata nel tempo previsto. Occorre imparare a Collaborare in modo efficace; Organizzare il proprio lavoro. Non per gli esami! Scritto (1 ora) Esercizi numerici Soglia minima per ammissione all orale Orale (30 circa) Esercizi, teoria, laboratorio Relazioni di laboratorio (L) valutazione unica per il gruppo, (a pari presenze) Voto finale F F = 0,8 E + 0,2 L + [premio quaderno] E = valutazione complessiva scritto e orale 27/01/ ETLM - A DDC 27/01/ ETLM - A DDC Premi quaderno Materiale didattico Miglior quaderno di appunti delle lezioni: + 3 punti Completo Leggibile Facilmente duplicabile Usato come rifereimento per l anno successivo Indicazioni dettagliate sul sito» Formato» Colori» Comunicare entro la seconda settimana l intenzione di preprare un quaderno D. Del Corso (McGraw Hill, 2002 o Levrotto 1995): ELETTRONICA PER TELECOMUNICAZIONI, CD-ROM complementare (simulatori, note applicative, ) Informazioni pubbliche: avvisi, orari, Copie dei lucidi, Guide di laboratorio, Esercizi Portale didattica: informazioni personali Poco usato Corsi Elettronica per TLC / INF teledidattici Polito>corsi a distanza>mediateca>corsi in CD-ROM> 27/01/ ETLM - A DDC 27/01/ ETLM - A DDC Page DDC 2

3 Materiale su CD-ROM e sito web Figure attive e simulatori - 1 Introduzione, Indice sequenziale, Indice analitico Indice grafico Glossario Figure attive e Simulatori Esercizi risolti Guide di Laboratorio Note applicative Data sheet Link esterni (le parti in nero sono presenti anche nel testo su carta) Simulatore Permette di calcolare il comportamento di un circuito o sottosistema in diverse condizioni di funzionamento. Generalmente non è possibile l'interazione in tempo reale. Figura attiva (smart drawing) simulatore grafico interattivo, che permette di osservare in tempo reale l'effetto di variazioni dei parametri di un sottosistema. effetto analogo all'interazione con strumenti in un laboratorio: variando ampiezza e frequenza di un segnale di ingresso si osservano su un oscilloscopio gli effetti sull'uscita A ogni simulatore è abbinata una breve spiegazione, con indicazioni sulle combinazioni di parametri più significative 27/01/ ETLM - A DDC 27/01/ ETLM - A DDC Figure attive e simulatori - 2 Contenuti di questa lezione Esempio: risposta del II ordine Obiettivi, organizzazione e contenuti di ELN x TLM Utilizzo del materiale didattico Testo e materiale su carta Sito web Applicazione di riferimento Modem/Router Richiami (Sistemi ELN, Dispositivi e tecnologie ELN) Circuiti logici: parametri elettrici e struttura Transistori: modelli in linearità e in commutazione Amplificatori operazionali (Lez A1) 27/01/ ETLM - A DDC 27/01/ ETLM - A DDC Modem PSTN-UTP Interfaccia WA-DSL 27/01/ ETLM - A DDC 27/01/ ETLM - A DDC Page DDC 3

4 Architettura router Cisco 2600 Transceiver UTP - fibra analogica 27/01/ ETLM - A DDC 27/01/ ETLM - A DDC Moduli di sistema telematico Moduli di un modem/router Interfacce verso l esterno DSL, WAN, fibra, RF, USB, PSTN, Conversione A/D e D/A Convertitori, condizionamento del segnale (filtri) Modulazione e demodulazione Circuiti digitali e analogici Sincronizzazione a vari livelli Bit/simboli, messaggi Trattamento digitale delle informazioni Codifiche, compressione, impacchettamento, Interfacce verso l esterno A.O., transistori (A), integrità di segnale (D) Conversione A/D e D/A Sistemi di conversione (C) Modulazione e demodulazione PLL (B), componenti programmabili (E), protocolli (D) Sincronizzazione a vari livelli Bit/simboli, messaggi (B, D, E) Trattamento digitale delle informazioni Codifiche, compressione, impacchettamento, (E) 27/01/ ETLM - A DDC 27/01/ ETLM - A DDC Architettura di sistema elettronico Contenuti di questa lezione Lezioni D, E Organizzazione e contenuti del modulo ELN x INF A/D Front-end: Interfacce, condizionamento segnale (ANALOGICA) SISTEMA NUMERICO Lezioni C Lezioni A, B D/A Back-end Interfacce, Potenza, attuatori (ANALOGICA) Utilizzo del materiale didattico materiale su carta sito web Descrivere una applicazione di riferimento Modem/Router Richiami (Sistemi ELN, Dispositivi e tecnologie ELN) Circuiti logici: parametri elettrici e struttura Transistori: modelli in linearità e in commutazione Amplificatori operazionali (Lez A1) 27/01/ ETLM - A DDC 27/01/ ETLM - A DDC Page DDC 4

5 Parametri elettrici dei circuiti logici Parametri dinamici dei circuiti logici Parametri elettrici di una famiglia logica Cosa vuol dire compatibilità Come si verifica la compatibilità Come si realizzano funzioni logiche con interruttori Come si definisce il ritardo di una porta logica Quali sono i tipi di flip-flop Quali sono i parametri temporali di un flip-flop Come si valuta il ritardo di una rete logica Da cosa dipende il consumo di una rete logica 27/01/ ETLM - A DDC 27/01/ ETLM - A DDC Segnali analogici e digitali Diodi e transistori Cosa differenzia segnali digitali e segnali analogici Quale è il principale limite dei sistemi analogici Quali sono le caratteristiche di un segnale numerico Perché l elettronica diventa sempre più digitale Quali sono limiti ed errori nei segnali digitali Come è fatta la caratteristica i(v) di un diodo Come posso modellare un diodi in conduzione e in interdizione Quali relazioni definiscono il comportamento di un transistore bipolare Quali relazioni definiscono i comportamento di un transistore MOS 27/01/ ETLM - A DDC 27/01/ ETLM - A DDC Verifica lezione A0 Amplificatori Operazionali ideali Quali sottosistemi sono identificabili nei router e nei modem? Quali parametri definiscono le caratteristiche di interfaccia di un circuito logico? Quali sono i parametri temporali di circuiti logici combinatori e sequenziali? Cosa differenzia un circuito logico sincrono da uno asincrono? Quale è il comportamento di un diodo in conduzione e in interdizione? Quale è il modello per un transistore MOS in conduzione e in interdizione? Quale è il modello per un transistore bipolare in zona attiva? Quali relazioni definiscono un AO ideale Come si utilizzano gli AO Circuito base per amplificatore di tensione non invertente Parametri Ri, Ro Circuito base per amplificatore di tensione invertente Parametri Ri e Ro Come trattare la presenza di elementi reattivi (C e L) 27/01/ ETLM - A DDC 27/01/ ETLM - A DDC Page DDC 5

6 Amplificatori Operazionali reali Modelli per AO reale Effetti del guadagno finito Ad Effetti delle correnti di ingresso Effetto della tensione di offset Come limitare gli errori di offset Comportamento in frequenza Nonlinearità Statiche (saturazione) Dinamiche (slew rate) Lezione A1 27/01/ ETLM - A DDC Page DDC 6