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Data |
Argomenti svolti |
Durata della
lezione |
Totale ore di lezione |
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3/10/2016 |
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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5/10/2016 |
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. Simmetria dei coefficienti di Fourier nel caso di funzioni a valori reali. Serie di Fourier ed equazioni differenziali lineari a coefficienti costanti. Serie di Fourier e teoria dei numeri (formula per il calcolo di pi greco). | 2 |
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6/10/2016 |
Trasformata di Fourier. Trasformata di Fourier di un singolo impulso rettangolare. Segnali analogici e segnali digitali; trasformata di Fourier di un treno di segnali digitali. Proprietà della trasformata di Fourier. Proprietà di simmetria della trasformata di Fourier. | 1 |
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10/10/2016 |
Teorema di convoluzione. Trasformata
di Fourier di alcuni segnali comuni. Rappresentazione integrale
della funzione delta di Dirac. Teorema di Parseval. Spettro di
potenza (densità spettrale). Funzione di autocorrelazione. Teorema di Wiener-Kintchine. |
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12/10/2016 |
Significato statistico della densità spettrale:
densità spettrale come misura della fluttuazione quadratica media
per unità di frequenza. Esempi di densità spettrale. Proprietà della
funzione di autocorrelazione. Esempio di applicazione del teorema di
Wiener-Kintchine. Introduzione dei decibel. Utilizzo dei decibel per la fonometria. Utilizzo dei dB nelle misure con radar meteorologico. |
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13/10/2016 |
Introduzione ai filtri. Filtri
passivi e filtri attivi. Analisi del comportamento del filtro RC nel
dominio della frequenza. |
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17/10/2016 |
Filtri analogici. Risposta impulsiva e funzione di
trasferimento. Considerazioni generali su risposta impulsiva e
funzione di trasferimento. Linee di trasmissione. |
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19/10/2016 |
Linee di
trasmissione - 2 (link
alla dispensa su linee di trasmissione) 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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20/10/2016 |
Alcuni
circuiti analogici che utilizzano transistors: configurazione a base
comune, emitter follower, configurazione a emettitore comune.
Progetto dettagliato di un semplice circuito amplificatore con un
transistor nella configurazione a emettitore comune (prima parte). |
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24/10/2016 (laboratorio di fisica) |
Sessione di laboratorio: costruzione di un circuito amplificatore con un transistor nella configurazione a emettitore comune . | 2 |
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26/10/2016 |
Progetto dettagliato di un semplice
circuito amplificatore con un transistor nella configurazione a
emettitore comune (seconda parte).(link
alla dispensa su introduzione all'elettronica analogica). Breve introduzione alla microelettronica (link alla presentazione su elettronica e microelettronica) (breve documentario dedicato a Gordon Moore nell'ambito della serie Scientists You Must Know della Chemical Heritage Foundation, si veda anche questo poster con la storia dei microprocessori Intel). |
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27/10/2016 |
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. Descrizione qualitativa
del funzionamento del metodo di demodulazione eterodina. |
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7/11/2016 (laboratorio di fisica) |
Sessione di laboratorio: costruzione di una radio AM
con un transistor di tipo FET (schema). Dimostrazione del funzionamento di un sistema ricetrasmittente FM su canale ottico. |
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9/11/2016 |
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, allocazione
delle frequenze USA con enfasi sulle applicazioni). 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) |
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10/11/2016 |
Introduzione alle tecniche di
trasmissione digitale dei segnali radio e tv. Introduzione alla
tecnica FDM (Frequency Division Multiplexing). 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. |
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14/11/2016 | DFT come modello fisico dei dati.
Esempio: DFT di un segnale sinusoidale. Teorema del campionamento
(teorema di Nyquist). Formula di ricostruzione di Shannon.
Complessità di calcolo della DFT. |
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16/11/2016 |
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 (Link alla
presentazione). Segnali video e audio: importanza della fisiologia umana nella caratterizzazione dei segnali. Illusioni e percezione (il glissando di Shepard-Risset, la scala di Penrose, l'illusione di Deutsch), e loro importanza negli algoritmi di compressione di immagini e segnali audio. (Link alla presentazione). La trasformata coseno discreta (DCT). Utilizzo della DCT per la compressione delle immagini JPEG. |
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18 | 17/11/2016 |
Spectral leakage. Utilizzo delle finestre per la riduzione dello spectral leakage. Caratteristiche generali delle finestre. (Link alla presentazione). | 1 |
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21/11/2016
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Caratteristiche generali
delle finestre (ctd.). La tecnica OFDM (link alla presentazione). 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). |
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23/11/2016 |
Funzione di
autocorrelazione del rumore bianco. Dimostrazione di Pierce della formula di Nyquist per il rumore Johnson. 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). La dimostrazione di Nyquist della formula del rumore Johnson (analisi dell'articolo di Nyquist su Phys. Rev.). |
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24/11/2016 |
Formula di reciprocità di
Green e dimostrazione generale (Shockley) del teorema di
Shockley-Ramo. 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. |
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28/11/2016 |
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. 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. (link alla presentazione su regressioni e filtri). |
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30/11/2016 |
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. |
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1/12/2016 |
Differenze,
logaritmi, esponenziali di segnali ottenuti per mezzo di
amplificatori operazionali. Moltiplicatore analogico. DAC ottenuto da un circuito sommatore realizzato con un amplificatore operazionale. (link alla presentazione su OP-AMPS). DAC ottenuto per mezzo della configurazione circuitale R2R. |
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5/12/2016 |
Gyrator. Induttanza simulata per
mezzo di un gyrator (link alla presentazione su
retroazione e OP-AMPs). Descrizione dell'esperimento di costruzione del fotometro e misura della costante di Planck (link alla presentazione). |
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7/12/2016 (laboratorio di fisica) |
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). | 2 |
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12/12/2016
(laboratorio di fisica)
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Sessione di laboratorio: continuazione della
sessione di laboratorio del 7/12. |
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14/12/2016 |
Gli oscillatori VCO,
con un'analisi del funzionamento del trigger di Schmitt e
applicazione alle trasmissioni radio FM (link
alla presentazione). |
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15/12/2016 |
Gli ADC.
Range dinamico. Alcune architetture di ADC: flash ADC; ADC
pipelined. |
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21/12/2016 |
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). Introduzione alla Software Defined Radio. Demodulazione eterodina e il problema della fase, segnali in fase e in quadratura. Schema di base di una SDR. Alcune applicazioni delle SDR. Lo standard ADS-B per la localizzazione aerea (nota della Pentek sulle SDR, nota di R. Lyons sulla demodulazione SSB). |
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22/12/2016 |
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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