| n. |
Data |
Argomenti svolti |
Durata della lezione |
Totale ore di lezione |
| 1 |
1/10/2013 (mattina) |
Introduzione ai segnali. | 1 |
1 |
| 2 |
1/10/2013 (pomeriggio) |
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. Forma complessa delle serie di Fourier. Calcolo della serie di Fourier di un'onda quadra nella forma complessa. | 2 |
3 |
| 3 |
3/10/2013 |
Serie di Fourier troncate. Fenomeno di Gibbs. Simmetria dei coefficienti di Fourier nel caso di funzioni a valori reali. Utilizzo delle relazioni di ortogonalità per il calcolo dei coefficienti di Fourier. Trasformata di Fourier. Proprietà della trasformata di Fourier. Teorema di convoluzione. Proprietà di simmetria della trasformata di Fourier. | 2 |
5 |
| 4 |
9/10/2013 |
Rappresentazione della
funzione delta di Dirac. Trasformata di Fourier di un
singolo impulso rettangolare. Trasformata di Fourier di
alcuni segnali comuni. Teorema di Parseval. Spettro di
potenza (densità spettrale). Densità spettrale di una serie
di impulsi scorrelati tra loro. Significato statistico della densità spettrale: densità spettrale come misura della fluttuazione quadratica media per unità di frequenza. Funzione di autocorrelazione. Teorema di Wiener-Kintchine. Interpretazione statistica della densità spettrale. |
2 |
7 |
| 5 |
10/10/2013 |
Altre considerazioni su funzioni spettri e funzione di autocorrelazione (parità della funzione di autocorrelazione, etc.). Esempi di densità spettrale. Introduzione dei decibel. Utilizzo dei decibel per la fonometria.Introduzione a LabView (gli studenti possono consultare anche il testo introduttivo: Getting Started with LabView). | 2 |
9 |
| 6 |
15/10/2013 (aula Poropat) |
Sessione di laboratorio: Introduzione all'utilizzo di LabView, quindi primo utilizzo ed esempi semplici di programmazione (generazione di segnali, costruzione dell'interfaccia utente). | 2 |
11 |
| 7 |
16/10/2013 |
Introduzione ai filtri. Filtri analogici. Risposta impulsiva e funzione di trasferimento. Considerazioni generali su risposta impulsiva e funzione di trasferimento. Considerazioni su filtri causali e acausali. | 1 |
12 |
| 8 |
22/10/2013 |
Analisi
dettagliata del comportamento del filtro RC nel dominio
della frequenza. Risposta impulsiva e funzione di
trasferimento del filtro RC. Relazione tra risposta
impulsiva e funzione di trasferimento. Introduzione all'elettronica analogica. |
2 |
14 |
| 9 |
23/10/2013 |
Descrizione generale del
funzionamento dei tubi a vuoto (diodi, triodi).
Descrizione basilare del funzionamento dei transistor
bipolari. |
1 |
15 |
| 10 |
24/10/2013 |
Progetto dettagliato di un
semplice circuito amplificatore con un transistor nella
configurazione di emitter follower (link alla dispensa su
introduzione all'elettronica analogica). Breve introduzione alla microelettronica (link alla presentazione su elettronica e microelettronica). |
2 |
17 |
| 11 |
29/10/2013 (mattina, 11-13, laboratorio di fisica 2) |
Sessione di laboratorio: costruzione di un circuito amplificatore con un transistor nella configurazione emitter follower. | 2 |
19 |
| 12 |
30/10/2013 | Introduzione alla trasmissione e ricezione
di segnali radio. Modulazione di ampiezza (AM). Spettro di
un segnale modulato in ampiezza. |
1 |
20 |
| 13 |
31/10/2013 (mattina) |
Demodulazione di segnali modulati in ampiezza. Schema minimo di una radio AM. Descrizione qualitativa del funzionamento del metodo di demodulazione eterodina. Schema di radio AM con un transistor FET. Esempio di ricerca moderna che utilizza i concetti di modulazione studiati nel corso (radio realizzata con un nanotubo, link all'articolo). Propagazione atmosferica. Allocazione delle frequenze (mappa di allocazione delle frequenze dal sito della NTIA). | 2 |
22 |
| 14 |
5/11/2013 (laboratorio di fisica 2) |
Sessione di laboratorio: costruzione di una
radio AM con un transistor di tipo FET (schema) |
2 |
24 |
| 15 |
6/11/2013 |
Altri metodi di modulazione, modulazione di fase e di frequenza, modulazione in frequenza (FM). Cenni alla demodulazione dei segnali FM con uno slope detector. Dimostrazione del funzionamento di un sistema ricetrasmittente FM su canale ottico. Spettro dei segnali modulati in frequenza. | 1 |
25 |
| 16 |
7/11/2013 |
Altri metodi di
modulazione: metodi FSK, PSK. La modulazione PSK e le sue
varianti (BPSK, QPSK). Introduzione alle tecniche di
trasmissione digitale dei segnali radio e tv. Radio digitale
(DRM). Introduzione alla tecnica FDM (Frequency Division
Multiplexing). Tecnica eterodina in metrologia. Descrizione di un programma di LabView per la sintesi di segnali modulati in ampiezza (front panel, block diagram). |
2 |
27 |
| 17 | 12/11/2013 (aula Poropat) |
Sessione di laboratorio: simulazione di sistemi modulati in ampiezza e analisi spettrale dei segnali prodotti tramite LabView. | 2 |
29 |
| 18 |
13/11/2013 | Trasformata di Fourier discreta (DFT). Proprietà di ortogonalità degli esponenziali complessi con indici interi che compaiono nella definizione della DFT. Complessità di calcolo della DFT. | 1 |
30 |
| 19 |
14/11/2013 |
Teorema di
convoluzione per le DFT. DFT come modello fisico dei
dati. Esempio: DFT di un segnale sinusoidale. Teorema del
campionamento (teorema di Nyquist). Formula di ricostruzione
di Shannon. |
2 |
32 |
| 20 |
20/11/2013 |
Il lemma di
Danielson-Lanczos. Algoritmo di Cooley e Tukey per la
trasformata di Fourier veloce (FFT) (Link
alla presentazione). Varianti dell'algoritmo di Cooley
e Tukey. |
1 |
33 |
| 21 |
21/11/2013 |
Calcolo della
densità spettrale per mezzo della DFT (Link
alla presentazione). Spectral leakage. Utilizzo delle
finestre per la riduzione dello spectral leakage.
Caratteristiche generali delle finestre. Caratteristiche
della finestra rettangolare e della finestra di Hanning. |
2 |
35 |
| 22 |
26/11/2013 |
Parametri che
caratterizzano i diversi tipi di finestre (in particolare:
coherent gain, coherent power gain, incoherent power gain,
equivalent noise bandwidth). (Link alla presentazione). La tecnica OFDM (link alla presentazione). Introduzione ai processi di rumore. Caratteristiche generali del rumore: Gaussianità, ergodicità, stazionarietà. Esempio di processo non ergodico. |
2 |
37 |
| 23 |
27/11/2013 |
Rumore bianco e
rumori colorati (rumori con spettro tipo 1/f^alpha).
Funzione di autocorrelazione del rumore bianco.
Dimostrazione di Pierce della formula di Nyquist per il
rumore Johnson. |
1 |
38 |
| 24 |
28/11/2013 |
Dimostrazione di Pierce
della formula di Nyquist per il rumore Johnson
(continuazione).Teorema di Campbell. Versione
semplificata della formula di reciprocità di Green (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). Regressioni lineari. Modellizzazione AR, MA e ARMA delle serie temporali. |
2 |
40 |
| 25 |
3/12/2013 |
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. Illustrazione di un programma di LabView per l'analisi di regressioni lineari (Nota, Diagramma, Front Panel). Filtri digitali. Teoria di base dei filtri digitali. Alcuni esempi di filtri FIR. Alcuni esempi di filtri IIR. (link alla presentazione su regressioni e filtri). |
2 |
42 |
| 26 |
4/12/2013 |
Ancora sui filtri digitali: dimostrazione
che i filtri causali producono sempre uno sfasamento
dipendente dalla frequenza. Amplificatori. Retroazione (feedback) negativa. Introduzione elementare al funzionamento degli amplificatori operazionali con feedback negativo. |
1 |
43 |
| 27 |
5/12/2012 |
Semplici applicazioni degli amplificatori
operazionali: circuiti amplificatori e sommatori.
Amplificatore in transimpedenza e suo utilizzo come
preamplificatore di corrente per i fotodiodi. |
1 |
44 |
| 28 |
10/12/2013 |
Circuiti integratori e
differenziatori, differenze, logaritmi, 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.
Altri argomenti relativi agli OP-AMP: il gyrator; impedenze
simulate; filtri attivi con amplificatori operazionali,
cenni alla configurazione di Sallen-Key; analisi di un
filtro passa-basso ottenuto dalla configurazione di
Sallen-Key. (link
alla presentazione sugli OP-AMP). Gli ADC. Range dinamico. Il flash ADC. Gli ADC pipelined. |
2 |
46 |
| 29 |
11/12/2013 |
Il circuito sample-and-hold. ADC SAR. L'ADC
Sigma-Delta e il noise shaping (link alla presentazione sugli ADC, link ad una nota sulle
architetture degli ADC). Introduzione all'apparato per l'acquisizione di segnali ambientali (luce ambientale). |
1 |
47 |
| 30 |
12/12/2013 |
Sessione di
laboratorio: costruzione di un fotometro che
utilizza un OP-AMP come amplificatore in transconduttanza. |
2 |
49 |
| 31 |
7/1/2014 (pomeriggio) |
Analisi dei dati acquisiti
durante il periodo natalizio. (link alla presentazione).
Modello statico degli OP-AMP con segnale di errore non nullo. Modello dinamico degli OP-AMP. |
2 |
51 |
| 32 |
8/1/2014 |
Gli oscillatori VCO, con un'analisi del
funzionamento del trigger di Schmitt e applicazione alle
trasmissioni radio FM (link alla
presentazione su argomenti aggiuntivi su OP-AMPs). Seminario sulla misura del tempo e gli orologi atomici. |
2 |
53 |
