B031336 - ELETTRONICA DEI SISTEMI ANALOGICI E SENSORI

Italiano

Il corso fornisce gli elementi necessari alla progettazione di sistemi analogici costituiti da sensori/trasduttori e da circuiti elettronici per l’elaborazione analogica dei segnali sia a banda larga che a banda stretta. I sistemi di riferimento sono quelli ad ultrasuoni e radar penetranti per il settore medicale e controlli non distruttivi.

TIETZE SCHENK "Electronic Circuits"  Handbook for design and applications , 2nd Edition, Springer
- Dispense e presentazioni in formato elettronico
-Ultrawideband Radar, Applications and Design Edited by James D. Taylor - Published 2012 by CRC Press
2nd Edition
-Thomas L. Szabo. “Diagnostic Ultrasound Imaging: Inside Out”, 1st Edition, 2004

Conoscenza dei principali circuiti elettronici per elaborazione analogica dei segnali in sistemi complessi, con particolare riferimento alla strumentazione industriale ed i sistemi di telecomunicazione.
Realizzazione di progetti in laboratorio e preparazione di rapporti tecnici con presentazione finale.

nessuno

Lezioni frontali in aula ed esercitazioni di progetto e caratterizzazione di semplici sistemi elettronici.
Si adottano anche metodi didattici avanzati come " Industrial co-teaching" nel quale, d’accordo con una azienda partner, gli speaker aziendali approfondiscono una tematica
importante e trasmettono la metodologia di lavoro e di progettazione che viene utilizzata.

Agli studenti organizzati in gruppi si propone un progetto da svilupparsi con Analog System Kit Lab di Texas Instruments. Alla fine del corso. I gruppi presentano i loro progetti ai docenti e personale TI in una giornata conclusiva.
Attraverso
questi corsi basati sul "learning by doing" si acquisiscono conoscenze interdisciplinari e si sviluppano le
capacità relazionali (soft skill) che sempre più sono richieste ai giovani ingegneri.

prova orale con verifica degli elaborati sulle esercitazioni di laboratorio

Criteri generali della progettazione dei sistemi analogici con sensori.
Generalità sui sensori. Temperatura (Termistori, termocoppie) ,
linearizzazione della risposta di sensori (es. sensori di temperatura
PTC/NTC), accelerometri MEMS capacitivi, sensori piezoelettrici (pressione, microfoni), sensori elettromagnetici ad induzione.
Criteri per minimizzare I disturbi dovuti al collegamento con elettronica di interfaccia.

Circuiti per interfacciamento dei sensori con strumentazione di misura:
Isolamento galvanico ottico o a trasformatore,
Amplificatori di isolamento di tipo ottico e a trasformatore
Amplificatore per strumentazione.
Amplificatori di trans impedenza (CCVS) e trans conduttanza
(VCCS) e loro applicazione nei sistemi di trasmissione diretta dei segnali.
Generatore di corrente costante controllato in tensione, generatore di corrente di Howland
Convertitori V/F e F/V
Current loop 4-20 mA.


Circuiti e dispositivi per sistemi di elaborazione analogica dei segnali:
Amplificatori a Chopper
Amplificatori Rail - to – Rail, Single Supply
Moltiplicatori/Divisori analogici
Demodulatore sincrono analogico e digitale


Elettronica per sistemi ad ultrasuoni
Principi di fisica della propagazione di onde ultrasoniche e caratteristiche acustiche dei materiali.
Trasduttori ad ultrasuoni: principio di funzionamento e tecnologie
costruttive, modello equivalente impedenza elettrica, reti attive e passive di compensazione e di adattamento.
Schema a blocchi di un sistema ad ultrasuoni per immagini e per elaborazione del segnale Doppler.
Campo emesso da un trasduttore singolo e array di trasduttori:
Lenti meccaniche ed elettroniche.
Formatori di fascio analogici e digitali con array di trasduttori .
Generatori di impulsi ad elevata tensione. Configurazione amplificatore a ponte in classe D.
Circuiti DUPLEXER , T/R switch analogici.
Elettronica analogica di interfaccia (AFE) per trasduttori multielemento :
LNA, VGA, TGC : analisi del rumore e della variazione del guadagno con la frequenza.

ESERCITAZIONI
1. Sistema di misura di temperatura differenziale con termocoppie
2. Caratterizzazione di un circuito per la misura di modi vibrazionali
con accelerometri MEMS
3. Progetto di un sistema di misura della distanza ad ultrasuoni in aria
4. Progetto finale