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Data |
Argomenti svolti |
Durata della
lezione |
Totale ore di lezione |
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28/10/2019 |
Introduzione al corso. Rappresentazione generica di segnali periodici. Moderni sistemi di acquisizione dati con campionamento dei segnali. Relazione tra segnali campionati e spazi vettoriali. Prodotto scalare. Ortogonalità delle funzioni trigonometriche nello spazio delle funzioni periodiche su un intervallo dato. Richiami sulle serie di Fourier. Utilizzo delle relazioni di ortogonalità per il calcolo dei coefficienti di Fourier. |
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30/10/2019 |
Calcolo della serie di Fourier di
un'onda quadra. Serie di Fourier troncate. Effetti numerici del
troncamento della serie. Fenomeno di Gibbs. Forma complessa delle
serie di Fourier. Ortogonalità degli esponenziali complessi che
compaiono nella formula della forma complessa delle serie di
Fourier. |
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31/10/2019 |
Esempi di calcolo di coefficienti di Fourier. Trasformata di Fourier. Proprietà della trasformata di Fourier. Proprietà di simmetria della trasformata di Fourier. Teorema di convoluzione. Trasformata di Fourier di alcuni segnali comuni. Rappresentazione integrale della funzione delta di Dirac. | 2 |
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7/11/2019 |
Trasformata di Fourier di una Lorentziana. Teorema di Parseval. Spettro di potenza (densità spettrale). Funzione di autocorrelazione. Teorema di Wiener-Kintchine. Significato statistico della densità spettrale: densità spettrale come misura della fluttuazione quadratica media per unità di frequenza. Spettro di un treno di impulsi statisticamente indipendenti. Introduzione dei decibel. Utilizzo dei decibel per la fonometria. Utilizzo dei dB nelle misure con radar meteorologico. (link alle slides sui dB) | 2 |
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11/11/2019 |
Esempi di densità spettrale. Esempi di spettri simulati con LabView. Introduzione ai sistemi di acquisizione dati. Introduzione ai filtri. Filtri analogici. Filtri passivi e filtri attivi. | 2 |
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13/11/2019 |
Contestualizzazione dei metodi di analisi dei circuiti in tensione e corrente alternata nell'ambito dei metodi di Fourier. Analisi del comportamento del filtro RC nel dominio della frequenza. | 1 |
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14/11/2019 |
Il filtro RC nel dominio del tempo (link
alle slides sul filtro RC). Risposta impulsiva e funzione di
trasferimento. Considerazioni generali su risposta impulsiva e
funzione di trasferimento. Linee di trasmissione. |
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18/11/2019 |
Linee di trasmissione (2) | 2 |
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20/11/2019 |
Linee di trasmissione (3) | 1 |
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21/11/2019 |
Linee
di trasmissione (4. conclusione). Fibre ottiche. |
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25/11/2019 |
Fibre ottiche (conclusione) (link
alla presentazione). Introduzione all'elettronica analogica. Descrizione generale del funzionamento dei tubi a vuoto (diodi, triodi). Evoluzione dei tubi a vuoto e dei transistor. Descrizione basilare del funzionamento dei transistor bipolari. |
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27/11/2019 |
Alcuni circuiti analogici che utilizzano
transistors: configurazione a base comune, configurazione a
emettitore comune. |
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27/11/2019 |
Progetto di un circuito
amplificatore con un transistor nella configurazione a emettitore
comune. Breve introduzione alla microelettronica (link
alla presentazione su elettronica e microelettronica)(link
alla dispensa su introduzione all'elettronica analogica).
(Si consiglia la visione di questo breve
documentario dedicato a Gordon Moore nell'ambito della serie
Scientists You Must Know della Chemical Heritage Foundation, si
veda inoltre anche questo
poster con la storia dei microprocessori Intel). (link alla
presentazione). |
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28/12/2019 (laboratorio di fisica) |
Sessione
di laboratorio: costruzione di un circuito amplificatore
con un transistor nella configurazione a emettitore comune. |
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2/12/2019 |
Introduzione alla trasmissione e ricezione di segnali radio. Modulazione di ampiezza (AM). Spettro di un segnale modulato in ampiezza. Demodulazione di segnali modulati in ampiezza. Schema minimo di una radio AM.Esempio di ricerca moderna che utilizza i concetti di modulazione studiati nel corso (radio realizzata con un nanotubo, link all'articolo). | 2 |
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4/12/2019 |
Propagazione atmosferica. Allocazione delle frequenze (mappa
di allocazione delle frequenze dal sito della NTIA, allocazione
delle frequenze USA con enfasi sulle applicazioni). |
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Descrizione qualitativa del funzionamento del metodo di demodulazione eterodina. Altri metodi di modulazione, modulazione di fase e di frequenza, modulazione in frequenza (FM). Cenni alla demodulazione dei segnali FM con uno slope detector. Spettro dei segnali modulati in frequenza. Altri metodi di modulazione: metodi FSK, PSK. La modulazione PSK e le sue varianti (BPSK, QPSK). (link alla presentazione). Breve storia delle telecomunicazioni (link alla presentazione). | 2 |
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5/12/2019
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Sessione
di laboratorio: costruzione di una radio AM con un
transistor di tipo FET (schema,
data sheet del transistor
FET BF244a). |
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9/12/2019 |
Trasformata di Fourier
discreta (DFT). Proprietà di ortogonalità degli esponenziali
complessi con indici interi che compaiono nella definizione della
DFT. Teorema di convoluzione per le DFT. Teorema del campionamento (teorema di Nyquist). |
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11/12/2019 |
Formula di ricostruzione di
Shannon. Complessità di calcolo della DFT. Il lemma di Danielson-Lanczos. Algoritmo di Cooley e Tukey per la trasformata di Fourier veloce (FFT). |
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12/12/2019 |
Calcolo della densità spettrale per mezzo della DFT. La trasformata
coseno discreta (DCT). Utilizzo della DCT per la compressione delle
immagini JPEG (link
alla presentazione sulle FFT).Spectral leakage. Introduzione alle tecniche di trasmissione digitale dei segnali radio e tv. Introduzione alla tecnica FDM (Frequency Division Multiplexing). La tecnica OFDM (link alla presentazione). |
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16/12/2019 |
Amplificatori. Retroazione
(feedback) negativa. Introduzione elementare al funzionamento degli amplificatori operazionali con feedback negativo.Semplici applicazioni degli amplificatori operazionali: circuiti amplificatori e sommatori. Amplificatore in transimpedenza e suo utilizzo come preamplificatore di corrente per i fotodiodi. Circuiti integratori e differenziatori. Calcolo di differenze e logaritmi con gli OP-AMPs. |
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18/12/2019 |
Calcolo di esponenziali di segnali
ottenuti per mezzo di amplificatori operazionali. Moltiplicatore
analogico. DAC ottenuto da un circuito sommatore realizzato con un
amplificatore operazionale. DAC ottenuto per mezzo della
configurazione circuitale R2R. (link
alla presentazione su retroazione e OP-AMPs). |
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18/12/2019 |
Gli ADC. Range dinamico. Alcune architetture di ADC: flash ADC;
ADC pipelined.Il circuito sample-and-hold; ADC SAR; ADC Sigma-Delta
e il noise shaping (link
alla presentazione sugli ADC, link
ad una nota sulle architetture degli ADC). Descrizione dell'esperimento di costruzione del fotometro e misura della costante di Planck (link alla descrizione dell'esperimento). |
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19/12/2019 |
Sessione
di laboratorio: costruzione di un fotometro che utilizza un
OP-AMP come amplificatore in transconduttanza (link
alla nota). Utilizzo del fotometro per una stima della
costante di Planck dallo spettro di corpo nero (link
alla descrizione dell'esperimento). |
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8/1/2020 |
Introduzione ai processi di rumore. Caratteristiche generali del rumore: Gaussianità, ergodicità, stazionarietà. Esempio di processo non ergodico. Il modello di Drude-Lorentz della conduzione elettrica nei metalli. | 2 |
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8/1/2020 |
Dimostrazione di Pierce della formula di Nyquist per
il rumore Johnson. Funzione di autocorrelazione del rumore bianco. |
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| 28 | 9/1/2020 |
La dimostrazione di Nyquist della formula del
rumore Johnson (analisi dell'articolo
di Nyquist su Phys. Rev.). Teorema di Campbell. Teorema
di Shockley-Ramo (formula semplificata per la dimostrazione del
teorema di Nyquist a partire dal teorema di Campbell). Utilizzo del
teorema di Campbell per la derivazione delle formule per il rumore
Johnson e lo shot noise. (link
alla presentazione). |
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| 29 | 13/1/2020 |
Rumore bianco e rumori colorati (rumori con
spettro tipo 1/f^alpha). Regressioni lineari. Modellizzazione AR, MA e ARMA delle serie temporali. Trasformata Z. Funzione di trasferimento ottenuta per mezzo della trasformata Z. Relazione tra trasformata Z e DFT. Regressioni lineari e analisi spettrale. Calcolo dei coefficienti della regressione. Filtri digitali. Teoria di base dei filtri digitali. Alcuni esempi di filtri FIR. Alcuni esempi di filtri IIR. |
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| 30 | 15/1/2020 |
Filtri e causalità. Filtri a sfasamento zero. (link
alla presentazione su regressioni e filtri). Utilizzo delle finestre per la riduzione dello spectral leakage, con particolare riferimento alla finestra di Hanning.Parametri che caratterizzano le funzioni finestra. (Link alla presentazione). Introduzione alla Software Defined Radio. Demodulazione eterodina e il problema della fase, segnali in fase e in quadratura, amplificatore Lock-in. |
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| 31 | 15/1/2020 |
Schema di base di una SDR. Alcune applicazioni delle SDR.
Struttura delle SDR basate sul circuito RTL2832. Software per
ricevitori SDR realizzati con il circuito RTL2832 (link
alla presentazione sulle SDR). |
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16/1/2020 |
Sessione di laboratorio: utilizzo di una SDR basata sul circuito RTL2832 (link al manuale online di SDR#, link a GQRX, data sheet del dongle RTL-SDR) | 2 |
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