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Data |
Argomenti
svolti |
Durata
della lezione |
Totale ore di lezione |
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4/10/2021 |
Introduzione al
corso. Moderni sistemi di acquisizione dati con campionamento dei segnali. Relazione tra segnali campionati e spazi vettoriali. Prodotto scalare nello spazio dei segnali campionati. Estensione del prodotto scalare a segnali continui. Serie di Fourier. Ortogonalità delle funzioni trigonometriche nello spazio delle funzioni periodiche su un intervallo dato. |
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2 |
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7/10/2021 |
Utilizzo delle
relazioni di ortogonalità per il calcolo dei coefficienti di
Fourier. Calcolo della serie di Fourier (forma reale) di
un'onda quadra. Serie di Fourier troncate. Effetti
numerici del troncamento della serie. Fenomeno di
Gibbs. Cenni all'importanza della fase negli sviluppi in
serie di Fourier. Forma complessa delle serie di
Fourier. Ortogonalità degli esponenziali complessi che
compaiono nella formula della forma complessa delle serie di
Fourier. Esempi di calcolo di coefficienti di Fourier. |
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8/10/2021 |
Estensione periodica dei segnali misurati. Trasformata di Fourier. Proprietà della trasformata di Fourier. | 1 |
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11/10/2021 |
Rappresentazione integrale della funzione delta di Dirac. Teorema di convoluzione. Trasformata di Fourier di alcuni segnali comuni. Teorema di Parseval. Spettro di potenza (densità spettrale). Introduzione dei decibel. Utilizzo dei decibel per la fonometria. Utilizzo dei dB (dBZ) nelle misure con radar meteorologico. (link alle slides sui dB). Esempio di software per la meteorologia con scale in dBZ (link). | 2 |
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14/10/2021 |
Trasformata di Fourier di una Lorentziana. Densità spettrale di un treno di impulsi distribuiti casualmente e uniformemente nel tempo e statisticamente indipendenti; analisi del caso in cui gli impulsi siano esponenziali decrescenti. Il principio di indeterminazione per i segnali secondo Gabor. | 2 |
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15/10/2021 |
L'impulso Gaussiano come impulso di indeterminazione minima. Funzione di autocorrelazione. Teorema di Wiener-Kintchine. Significato statistico della densità spettrale: densità spettrale come misura della fluttuazione quadratica media per unità di frequenza. | 1 |
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18/10/2021 |
Introduzione ai filtri. Filtri analogici.
Filtri passivi e filtri attivi. 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. Il filtro RC nel dominio del tempo. |
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21/10/2021 |
Risposta
impulsiva e funzione di trasferimento (link
alle slides sul filtro RC). Causalità e filtri
analogici. Linee di trasmissione (1) (link alla presentazione, link al filmato) |
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22/10/2021 |
Esempio di analisi spettrale per mezzo di una simulazione fatta con LabVIEW. | 1 |
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25/10/2021 |
Linee di trasmissione (2). |
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28/10/2021 |
Linee di trasmissione (3). Introduzione alle fibre ottiche (1) | 2 |
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29/10/2021 |
Fibre ottiche (2). | 1 |
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4/11/2021 |
Fibre ottiche
(3) (link alla presentazione). |
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5/11/2021 |
Introduzione all'elettronica analogica. Descrizione generale del funzionamento dei tubi a vuoto (diodi, triodi). Evoluzione dei tubi a vuoto e dei transistor. | 1 |
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8/11/2021 |
Descrizione basilare del
funzionamento dei transistor bipolari. |
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11/11/2021 |
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). |
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| 17 | 12/11/2021 |
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. |
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19/11/2021 |
Schema di un semplice ricevitore radio AM. Descrizione qualitativa del funzionamento del metodo di demodulazione eterodina. Altri metodi di modulazione, modulazione di fase e di frequenza, modulazione in frequenza (FM). | 1 |
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22/11/2021 |
Sessione di
laboratorio: costruzione di un amplificatore con un
transistor bipolare in configurazione ad emettitore comune. |
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22/11/2021 (14-16) |
Cenni alla demodulazione dei segnali FM con uno
slope detector. Schema di radio FM con slope detector.
Spettro dei segnali modulati in frequenza. Propagazione
atmosferica. Allocazione delle frequenze (mappa
di allocazione delle frequenze dal sito della NTIA).
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25/11/2021 |
Sessione di
laboratorio: costruzione di un semplice ricevitore
radio AM |
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26/11/2021 |
Altri metodi di
modulazione: metodi FSK, PSK. La modulazione PSK e le sue
varianti (BPSK, QPSK). Trasmissioni
SSTV. (link alla
presentazione) |
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29/11/2021 |
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.
Simmetrie della DFT. Rappresentazione bilatera e unilatera.
Spectral leakage. Teorema del campionamento (teorema di
Nyquist). Formula di ricostruzione di Shannon. Complessità
di calcolo della DFT. |
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2/12/2021 |
DFT di una sinusoide. Simmetria della DFT di segnali
reali. Rappresentazione bilatera e unilatera. Complessità di
calcolo della DFT (ctd). Il lemma di
Danielson-Lanczos. Algoritmo di Cooley e Tukey per la
trasformata di Fourier veloce (FFT). 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 DFT). |
2 |
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6/12/2021 | Introduzione
alle tecniche di trasmissione digitale dei segnali radio e
tv. Introduzione alla tecnica FDM (Frequency Division
Multiplexing). La tecnica OFDM (link alla
presentazione). Introduzione ai processi di rumore. Caratteristiche generali del rumore: Gaussianità, ergodicità, stazionarietà. |
2 |
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9/12/2021 |
Densità
spettrale dei processi di rumore. Rumore bianco, flicker
noise, brown noise, etc. Dimostrazione di Pierce della
formula di Nyquist per il rumore Johnson. La dimostrazione di Nyquist della formula del rumore Johnson (analisi dell'articolo di Nyquist su Phys. Rev.). Termometria con il rumore Johnson. |
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10/12/2021 |
Il modello di Drude-Lorentz della conduzione
elettrica nei metalli. 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 della
formula per il rumore Johnson. |
1 |
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| 28 | 13/12/2021 |
Utilizzo del teorema di Campbell per
la derivazione della formula per lo shot noise.
Considerazioni sulla funzione di autocorrelazione. Calcolo
della funzione di autocorrelazione nel caso di uno spettro
Lorentziano. Funzione di autocorrelazione del rumore bianco.
Esempio di processo stazionario non ergodico. Equazione di Langevin e moto Browniano. (link alla presentazione). 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. Calcolo di esponenziali di segnali ottenuti per mezzo di amplificatori operazionali. Moltiplicatore analogico. |
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| 29 | 16/12/2021 |
Sessione di
laboratorio: realizzazione di un fotometro per mezzo
di un amplificatore in transimpedenza che utilizza un
OP-AMP. |
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| 30 | 17/12/2021 |
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). Gli ADC. Range dinamico. |
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| 31 | 20/12/2021 |
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). Demodulazione eterodina e il problema della fase, segnali in fase e in quadratura. Introduzione alla Software Defined Radio. 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. Dimostrazione del funzionamento di una SDR basata su RTL2832 (link alla presentazione sulle SDR). |
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13/1/2022 |
Sessione di laboratorio:
misura della costante di Planck utilizzando il fotometro
realizzato con un OP-AMP |
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