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Data |
Argomenti svolti |
Durata
della lezione |
Totale ore di lezione |
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13/10/2014 |
Introduzione al corso. Fourier e la soluzione dell'equazione del calore (link alla presentazione). 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. | 2 |
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15/10/2014 |
Forma complessa delle serie
di Fourier. Ortogonalità degli esponenziali complessi che
compaiono nella formula della forma complessa delle serie di
Fourier. Utilizzo delle relazioni di ortogonalità per il
calcolo dei coefficienti di Fourier. Calcolo della serie di
Fourier di un'onda quadra. Serie di Fourier e teoria dei
numeri (formula per il calcolo di pi greco). |
1 |
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16/10/2014 |
Serie di Fourier troncate.
Fenomeno di Gibbs. Simmetria dei coefficienti di Fourier nel
caso di funzioni a valori reali. Trasformata di Fourier.
Proprietà della trasformata di Fourier. Teorema di
convoluzione. Proprietà di simmetria della trasformata di
Fourier. Rappresentazione della funzione delta di
Dirac. Trasformata di Fourier di un singolo impulso
rettangolare. |
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20/10/2014 |
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. |
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22/10/2014 |
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. Utilizzo dei dB nelle misure con radar meteorologico. | 1 |
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23/10/2014 (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, link al testo degli esercizi)
(v. anche il documento introduttivo Getting Started
with LabVIEW). |
2 |
10 |
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27/10/2014 |
Programmazione con LabVIEW. Introduzione ai filtri. Filtri analogici. Risposta impulsiva e funzione di trasferimento. Considerazioni generali su risposta impulsiva e funzione di trasferimento. Analisi 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. Descrizione generale del funzionamento dei tubi a vuoto (diodi, triodi). |
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29/10/2014 |
Evoluzione dei tubi a vuoto e dei transistor. Descrizione basilare del funzionamento dei transistor bipolari. Configurazione a base comune. | 1 |
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30/10/2014 |
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). |
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5/11/2014 |
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. |
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6/11/2014 (laboratorio di fisica) |
Sessione di laboratorio: costruzione di un circuito amplificatore con un transistor nella configurazione emitter follower. | 2 |
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10/11/2014 | Schema di radio AM con un transistor FET. Descrizione qualitativa del funzionamento del metodo di demodulazione eterodina. 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). Altri metodi di modulazione, modulazione di fase e di frequenza, modulazione in frequenza (FM). |
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12/11/2014 |
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).
Introduzione alle tecniche di trasmissione digitale dei
segnali radio e tv. Introduzione alla tecnica FDM (Frequency
Division Multiplexing). |
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13/11/2014 (laboratorio di fisica) |
Sessione di laboratorio: costruzione di una
radio AM con un transistor di tipo FET (schema) |
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19/11/2014 |
Radio digitale (DRM). |
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20/11/2014 (aula Poropat) |
Sessione di laboratorio: Descrizione di un
programma di LabVIEW per la sintesi di
segnali modulati in ampiezza (front
panel, block diagram) Simulazione di sistemi modulati in ampiezza e analisi spettrale dei segnali prodotti tramite LabVIEW. |
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24/11/2014 |
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. Teorema di convoluzione per le DFT. DFT come modello fisico dei dati. Esempio: DFT di un segnale sinusoidale. Teorema del campionamento (teorema di Nyquist). |
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| 18 | 25/11/2014 |
Formula di ricostruzione di Shannon. Il lemma di Danielson-Lanczos. Algoritmo di Cooley e Tukey per la trasformata di Fourier veloce (FFT). Varianti dell'algoritmo di Cooley e Tukey. Calcolo della densità spettrale per mezzo della DFT (Link alla presentazione). |
2 |
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26/11/2014 | Calcolo della IDFT.
La trasformata coseno discreta (DCT). Utilizzo della DCT per
la compressione delle immagini (JPEG). |
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1/12/2014 |
Spectral leakage.
Utilizzo delle finestre per la riduzione dello spectral
leakage. Caratteristiche generali delle finestre. (Link alla presentazione). La
tecnica OFDM (link alla presentazione). |
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3/12/2014 |
Introduzione ai processi di rumore. Caratteristiche generali del rumore: Gaussianità, ergodicità, stazionarietà. Esempio di processo non ergodico. Rumore bianco e rumori colorati (rumori con spettro tipo 1/f^alpha). Funzione di autocorrelazione del rumore bianco. | 1 |
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10/12/2014 |
Dimostrazione di
Pierce della formula di Nyquist per il rumore Johnson. |
1 |
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11/12/2014 |
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. 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. |
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15/12/2014 |
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). Filtri e causalità. Impossibilità di realizzazione di un filtro analogico acausale. 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. Semplici applicazioni degli amplificatori operazionali: circuiti amplificatori e sommatori. Amplificatore in transimpedenza e suo utilizzo come preamplificatore di corrente per i fotodiodi. |
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17/12/2014 |
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. |
1 |
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18/12/2014 (laboratorio di fisica) |
Sessione di laboratorio: costruzione di un
fotometro che utilizza un OP-AMP come amplificatore in
transconduttanza. |
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7/1/2015 |
DAC ottenuto per mezzo della configurazione circuitale R2R. Gli oscillatori VCO, con un'analisi del funzionamento del trigger di Schmitt e applicazione alle trasmissioni radio FM (link alla presentazione). | 1 |
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8/1/2015 (aula Poropat) |
Sessione
di laboratorio: utilizzo di LabView per l'analisi
dei dati ottenuti durante la presa dati natalizia (link alla presentazione) Dimostrazione del funzionamento di un sistema ricetrasmittente FM su canale ottico. |
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12/1/2015 |
Gli
ADC. Range dinamico. Il flash ADC. Gli ADC pipelined. 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). |
2 |
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13/1/2015 |
Modello statico degli OP-AMP
con segnale di errore non nullo. Modello dinamico degli
OP-AMP. Misura precisa del tempo (prima parte). |
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15/1/2015 |
Misura precisa del tempo (seconda parte).
Seminario finale su fisica, segnali e complessità. |
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