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Oggetto:
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Laboratorio di elettronica

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Electronics laboratory

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Anno accademico 2021/2022

Codice attività didattica
MFN0580
Docenti
Prof. Marco Aglietta (Titolare del corso)
Prof. Ernesto Migliore (Titolare del corso)
Corso di studio
008703 Laurea in Fisica
Anno
3° anno
Periodo
Primo semestre
Tipologia
C=Affine o integrativo
Crediti/Valenza
6
SSD attività didattica
FIS/01 - fisica sperimentale
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Obbligatoria
Tipologia esame
Prova pratica
Prerequisiti
Esperimentazioni II
Physics Laboratory II
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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

Scopo del corso e'  acquisire i fondamenti di elettronica applicati alla misura e la capacita' di realizzare circuiti elettronici di tipo analogico e digitale, quali amplificatori operazionali, multivibratori e convertitori analogico digitali.  

Indicatori di Dublino

Conoscenza e comprensione.
Il corso, rivisitando argomenti di elettronica di base per presentarne poi la verifica sperimentale, permette di approfondire la conoscenza dei principi dell'elettronica analogica e digitale (primo descrittore).
Gli studenti devono comprendere le modalita' di funzionamento delle strumentazioni di Laboratorio e della componentistica tipicamente utilizzate nelle misure di elettronica nonche' effettuare analisi statistiche (quarto descrittore).
Infine la necessita' di analizzare i dati sperimentali e di redigere una relazione di laboratorio rafforza le competenze computazionali e informatiche (quinto descrittore).

Capacita' di applicare conoscenza e comprensione.
L’attivita' di laboratorio richiede innanzitutto la capacita' di effettuare misure di Laboratorio (terzo descrittore) e la capacita' di interpretare i dati sperimentali attraverso una corretta trattazione statistica (quarto descrittore).
Soprattutto l'attivita' di laboratorio permette di imparare ad affrontare i problemi in nuovi contesti  e di comprendere nuovi problemi riconoscendone gli aspetti essenziali (secondo descrittore); permette inoltre di progettare studi sperimentali e di analizzarne i risultati (quinto descrittore).

Aim of this course is to learn fundamentals of electronics applied to the measurement and the ability to implement simple electronic circuits, analog and digital, such as operational amplifiers, mono/bi-stable vibrators and analog to digital converters.

Dublin descriptors

Knowledge and understanding.
The course, rexamining the basic topics in electronics and presenting their experimental verification, allows to increase knowledge of first principles in analog and digital electronics (first descriptor).
The students must understand how laboratory equipments and components typically used in the electronics measurement work, as well as perform statistical analysis (second descriptor).
Eventually the need to analyze the experimental data and to prepare a lab report strengthens the computational and computing skills (third and fourth descriptors).

Applying knowledge and understanding.
Lab activity requires the skills of performing lab measurements (third descriptor) and to interpret them through a correct statistical treatment of the experimental data (fourth descriptor).
Lab activity specifically allows to learn how to deal with problems in different contexts and to understand new problems by recognizing the essential aspects (second descriptor); also it allows to design simple experiments and to analyze their results (fifth descriptor).

 

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Risultati dell'apprendimento attesi

Capacità di operare con strumentazione elettronica e di realizzare circuiti di una certa complessita'.

Ability to operate with electronic instruments and to implement electronic circuits of intermediate complexity.

 

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Programma

Fondamenti di elettronica applicata alla misura di grandezze fisiche. Uso dei componenti e circuiti fondamentali. Linee di trasmissione. Fondamenti sui semiconduttori e circuiti con diodi. Gli amplificatori: caratteristiche ed amplificatori operazionali. Le funzioni logiche ed i circuiti logici fondamentali. I circuiti logici integrati, la logica TTL, multivibratori ed applicazioni connesse. La conversione analogico-digitale.

Esperienze di laboratorio:

Misure di linee di trasmissione

Realizzazione di un circuito con SiPM

Applicazioni di circuiti con diodi

Esercizi con amplificatori operazionali

Realizzazione di un convertitore analogico-digitale (SAR): progettazione, montaggio analogico e digitale, verifiche, caratterizzazioni, campionamento.

Fundamental concepts in electronics applied to measurements. Use of fundamental components and circuits. Transmission lines. Fundamental concepts in semiconductors and diode circuits. Amplifiers: characteristics and operational amplifiers. Logical functions and fundamental logic gates. Integrated logic gates, TTL logic, multivibrators and connected applications. Analog-to-digital conversion.

Laboratory experiments:

Measurements with transmisson lines

Assembly and characterization of a circuit with a SiPM

Applications of circuits with diodes

Exercises with operational amplifiers

Assembly and characterization of an analog-to-digital converter (SAR): design, analog and digital assembly, tests, characterizations, sampling.

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Modalità di insegnamento

Lezioni frontali di introduzione alle esperienze di laboratorio tenute in presenza con trasmissione simultanea via WebEx destinata ai soli studenti impossibilitati a partecipare. Sessioni in presenza in laboratorio (frequenza obbligatoria) per la realizzazione delle esperienze proposte.

Dettagli sulla connessione WebEx ed eventuali aggiornamenti delle modalita` didattiche legate all'evoluzione della situazione sanitaria saranno comunicate sulla pagina moodle linkata in fondo.

Prima lezione Elettronica Analogica: 27.09.2021 13:30-15:30

https://unito.webex.com/meet/marco.aglietta

Prima lezione Elettronica Digitale: 18.10.2021 13:30-15:30

https://unito.webex.com/meet/ernesto.migliore

Frontal lecturing introducing the laboratory activities (online streaming via WebEx only for the students unable to attend will be available). Hands-on sessions in the lab (attendance required) for carrying out the proposed experiments.

Details on the WebEx connection and any updates of the teaching methods related
to the evolution of the health situation will be communicated on the moodle page
linked below.

First lecture (Elettronica Analogica): 27.09.2021 13:30-15:30

https://unito.webex.com/meet/marco.aglietta

First lecture (Elettronica Digitale): 18.10.2021 13:30-15:30

https://unito.webex.com/meet/ernesto.migliore

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Verifica dello stato di avanzamento nella realizzazione dei circuiti assegnati nelle varie lezioni in laboratorio.

La verifica d'esame consiste di:

  • verifica pratica e discussione in laboratorio dei circuiti realizzati;
  • discussione delle relazioni svolte;
  • calcolo scritto di un particolare aspetto;
  • verifica orale dei fondamenti teorici di funzionamento e relative applicazioni.

La durata totale dell'intera prova e' di ca. 1 ora. L'esame viene svolto in sede di laboratorio

Progress in the implementation of the circuits  is monitored  on a daily basis during the lab sessions.

The examination test consists of:

  • practical test and discussion in the laboratory of the circuits made;
  • discussion of the reports on the experiments;
  • written calculation of some parameter of the circuits implemented;
  • oral test about the  foundations of the devices used and of the related applications.

The total duration of the test is about 1 hour. The examination is carried out in the laboratory

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

Copie delle lezioni, indicazioni di testi base, schemi di base delle esperienze da realizzare, manuali e specifiche dei componenti sono reperibili sulla pagina web del corso.

Slides shown during the lectures,  schematics of the experiments, manuals and datahseets of the devices used can be found on the course web page.



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Note

Registrazione
  • Aperta
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    Ultimo aggiornamento: 15/10/2021 18:37
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