Corso di laurea in Fisica

Elettronica Applicata, Elettronica Digitale

Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding)
Comprensione di aspetti fondamentali associati ai circuiti elettronici analogici per la lettura di sensori e rivelatori,  attraverso l'analisi teorica e la simulazione SPICE.

Comprensione degli elementi di base di un sistema di acquisizione dati attraverso l'uso di differenti linguaggi sw ( Verilog, Labview, "C" modificato ) e strumenti hw (schede programmabili virtuali e reali, come Arduino e FPGA) .

Capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge
and understanding)
Lo studente acquisirà la capacità di applicare le conoscenze di base mediante la realizzazione pratica in laboratorio di semplici circuiti e la gestione di un semplice sistema di acquisizione dati.

Capacità di progettare in modo autonomo circuiti per l'amplificazione e l'elaborazione del segnale, con particolare riferimento all'elaborazione di segnali da trasduttori di informazioni fisiche. Adeguata comprensione dei meccanismi della reazione negativa. Conoscenza delle caratteristiche di amplificatori operazionali ed altri circuiti integrati di uso comune.  Adeguata esperienza nell'utilizzo del simulatore SPICE e di un ambiente software professionale Xilinx per la programmazione FPGA.

Capacità di disegnare un semplice sistema di acquisizione dati per diversi sensori e rivelatori. 

 

 

Lezioni frontali e attività di Laboratorio

Per la prima parte, la valutazione si compone di due elementi:

1- relazione scritta, preferibilmente in lingua inglese, in stile di articolo scientifico, comprendente la  discussione del progetto di acquisizione dati e test funzionamento. Un esempio di template che si può utilizzare, per Latex o Word, è disponibile all'indirizzo http://www.nss-mic.org/2010/Public/Publications/templates.htm 

2- presentazione orale del progetto, in stile di presentazione a conferenza, preferibilmente mediante l'uso di diapositive. In alternativa è possibile concordare con il docente un argomento alternativo, inerente l'elettronica di front-end che verrà assegnato a richiesta.

Per la seconda parte la valutazione si basa sul montaggio di un'esperienza eseguita in laboratorio.

La valutazione complessiva risulterà dalla media pesata del voto in trentesimi conseguito nelle due parti.

 

Per la parte di introduzione alla programmazione FPGA, tutti i sorgenti HDL dei progetti e gli scripts Tcl richiesti per eseguire il flusso di progettazione (simulazione HDL, sintesi/place-and-route e download del firmware sulla board) sono liberamenti consultabili e scaricabili tramite portale GitHub all'indirizzo

https://github.com/argiro/advanced-ele

PARTE 1 - Elettronica analogica e digitale, introduzione alla programmazione FPGA [Prof. Argiro' , Dott. Pacher - 40 ore]

Utilizzo di amplificatori operazionali per l'elaborazione analogica di segnali ottenuti da sensori, comprensione del concetto di retroazione negativa e implicazioni sulla stabilita'.
Simulazione analogica di circuiti elettronici tramite programma LTSpice.  Introduzione all'elaborazione dei segnali nel dominio digitale, descrizione di semplici circuiti digitali tramite linguaggio Verilog/VHDL e loro implementazione hardware mediante programmazione FPGA in ambiente Xilinx Vivado.

Realizzazione di un sistema di acquisizione dati per un sensore Silicon Photomultiplier  (SiPM), comprendente la parte analogica e quella digitale.  

PARTE 2- Programmazione  di micro-controllori (Arduino) e sviluppo di interfacce di  controllo e acquisizione dati LabView [Prof. Greco - 20 ore]

Il corso ha inoltre lo scopo di introdurre i sistemi di controllo e acquisizione dati per la trattazione di segnali da sensori, impiegando sia strumentazione software (LabView) che hardware programmabili ad alto livello (Arduino).

PARTE 1 - Elettronica analogica e digitale, introduzione alla programmazione FPGA (Prof. Argiro' , Dott. Pacher)

• Op Amps for Everyone Design Reference,  Texas Instruments Application Note, 2001
• Op Amp Applications Handbook, W. Jung,  Analog Devices Series, 2005
• Verilog Digital System Design, Z. Navabi, McGraw-Hill, 2006
• Introduction to Digital Design Using Digilent FPGA Boards,  R.E. Haskell, D.M. Hanna,  LBE Books,  2009,  http://store.digilentinc.com/introduction-to-digital-design-using-digilent-fpga-boards

NOTA - Di questo libro esiste anche una collezione completa di 112 video-lezioni tenute da uno degli autori e disponibile su YouTube all'indirizzo
https://www.youtube.com/playlist?list=PLIwUmtq2AIgbcaR4CT-WjP8R_c9DTmku4

 

PARTE 2- Programmazione ad alto livello di micro-controllori (Arduino) e sviluppo di interfacce di  controllo e acquisizione dati LabView (Prof. Greco)

Getting started with LabVIEW,

http://www.ni.com/pdf/manuals/373427j.pdf

http://arduino.cc/en/Guide/HomePage
Note del docente

 

Frequenza obbligatoria ai laboratori