n. |
Data |
Argomenti svolti |
Durata della
lezione |
Totale ore di lezione |
1 |
2/10/2017 |
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. |
2 |
2 |
2 |
4/10/2017 |
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. |
2 |
4 |
3 |
5/10/2017 |
Esempi di calcolo di coefficienti di Fourier, ed effetti del troncamento della serie. 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 di simmetria della trasformata di Fourier. | 1 |
5 |
4 |
9/10/2017 |
Rappresentazione integrale della
funzione delta di Dirac. Proprietà della trasformata di Fourier.
Teorema di convoluzione. Trasformata di Fourier di alcuni segnali
comuni. Teorema di Parseval. Spettro di potenza (densità spettrale).
|
2 |
7 |
5 |
16/10/2017 |
Funzione di autocorrelazione. Teorema di
Wiener-Kintchine. 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. Introduzione dei decibel. Utilizzo dei decibel per la fonometria. Utilizzo dei dB nelle misure con radar meteorologico. (link alle slides sui dB) |
2 |
9 |
6 |
18/10/2017 |
Esempio di applicazione del teorema di Wiener-Kintchine. Introduzione ai filtri. Filtri analogici. Filtri passivi e filtri attivi. Analisi del comportamento del filtro RC nel dominio della frequenza. | 2 |
11 |
7 |
19/10/2017 |
Il filtro RC nel dominio del tempo. Risposta
impulsiva e funzione di trasferimento. Considerazioni generali su
risposta impulsiva e funzione di trasferimento. |
1 |
12 |
8 |
23/10/2017 |
Linee di
trasmissione. (link alla dispensa su linee di trasmissione) |
2 |
14 |
9 |
25/10/2017 |
Ancora sulle
linee di trasmissione. |
2 |
16 |
10 |
26/10/2017 |
Considerazioni
finali sulle 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. Alcuni circuiti analogici che utilizzano transistors: configurazione a base comune, configurazione a emettitore comune. |
2 |
18 |
11 |
30/10/2017 (laboratorio di fisica) |
Sessione
di laboratorio: progetto e costruzione di un circuito
amplificatore con un transistor nella configurazione a emettitore
comune . |
2 |
20 |
12 |
6/11/2017 (laboratorio di fisica) |
Sessione di laboratorio:
progetto e costruzione 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). |
2 |
22 |
13 |
8/11/2017 |
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). Propagazione atmosferica. |
2 |
24 |
14 |
9/11/2017 (laboratorio di fisica) |
Sessione
di laboratorio: costruzione di una radio AM con un
transistor di tipo FET (schema). |
2 |
26 |
15 |
13/11/2017 | Allocazione delle frequenze (mappa
di allocazione delle frequenze dal sito della NTIA, allocazione
delle frequenze USA con enfasi sulle applicazioni).
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) |
2 |
28 |
16 |
15/11/2017 |
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. Complessità di calcolo della DFT. Il lemma di Danielson-Lanczos. Algoritmo di Cooley e Tukey per la trasformata di Fourier veloce (FFT). 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, illusioni percettive), e loro importanza negli algoritmi di compressione di immagini e segnali audio. (Link alla presentazione) |
2 |
30 |
17 | 16/11/2017 |
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). |
2 |
32 |
18 |
20/11/2017
|
Teorema del campionamento
(teorema di Nyquist). Formula di ricostruzione di Shannon. Spectral leakage. Utilizzo delle finestre per la riduzione dello spectral leakage, con particolare riferimento alla finestra di Hanning. |
2 |
34 |
19 |
22/11/2017 |
Parametri che
caratterizzano le funzioni finestra. (Link
alla presentazione) 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 |
36 |
20 |
23/11/2017 |
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 |
37 |
21 |
29/11/2017 |
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. |
2 |
39 |
22 |
4/12/2017 |
La dimostrazione di Nyquist
della formula del rumore Johnson (analisi dell'articolo di Nyquist
su Phys. Rev.). (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. |
2 |
41 |
24 |
6/12/2016 |
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. Filtri a sfasamento zero. (link alla presentazione su regressioni e filtri). Amplificatori. Retroazione (feedback) negativa. Introduzione elementare al funzionamento degli amplificatori operazionali con feedback negativo. |
2 |
43 |
25 |
7/12/2016 |
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.
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. (link alla presentazione su retroazione e OP-AMPs). Descrizione dell'esperimento di costruzione del fotometro e misura della costante di Planck (link alla presentazione). |
2 |
45 |
26 |
11/12/2016
(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 |
47 |
27 |
13/12/2016 |
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 di un esperimento per la misura della carica elementare per mezzo dello shot noise (link alla presentazione, link all'articolo di Spiegel e Helmer) |
2 |
49 |
29 |
14/12/2016 |
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. Struttura delle SDR basate sul circuito RTL2832. Software per ricevitori SDR realizzati con il circuito RTL2832 (link alla presentazione sulle SDR). | 1 |
50 |
30 |
18/12/2016 (laboratorio di fisica) |
Sessione
di laboratorio: misura della carica elementare per mezzo
dello shot noise. |
2 |
52 |