- Oggetto:
- Oggetto:
Laboratorio Avanzato di Elettronica
- Oggetto:
Advanced Electronics Laboratory
- Oggetto:
Anno accademico 2020/2021
- Codice dell'attività didattica
- MFN1324
- Docenti
- Prof. Michela Greco (Titolare del corso)
Dott. Luca Pacher (Titolare del corso) - Corso di studi
- 008510-103 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica dell'Ambiente e delle Tecnologie Avanzate
008510-104 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica del Sistema Meteoclimatico e delle Tecnologie Avanzate - Anno
- 1° anno
- Periodo didattico
- Da definire
- Tipologia
- B=Caratterizzante
- Crediti/Valenza
- 6
- SSD dell'attività didattica
- FIS/01 - fisica sperimentale
- Modalità di erogazione
- Tradizionale
- Lingua di insegnamento
- Italiano
- Modalità di frequenza
- Facoltativa
- Tipologia d'esame
- Prova pratica
- Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Obiettivi formativi
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) .
Understanding of key issues associated with electronic analog circuits for the readout of sensors and detectors,
through theoretical analysis and SPICE simulations. Understanding of the basic elements of a data acquisition systems through the use of different sw languages(Verilog, Labview, "C"-like) and hw tools (virtual and real programmable card, like Arduino and FPGA).- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding)
Lo studente acquisirà la 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, un'adeguata comprensione dei meccanismi della reazione negativa, la conoscenza delle caratteristiche di amplificatori operazionali ed altri circuiti integrati di uso comune.
Inoltre acquisirà la capacità di disegnare un semplice sistema di acquisizione dati per diversi sensori e rivelatori.
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. Inoltre acquisirà un'adeguata esperienza nell'utilizzo del simulatore SPICE e di un ambiente software professionale Xilinx per la programmazione FPGA.
Knowledge and understanding
The student will get the ability to design autonomously circuits for signal amplification and processing, in particular for the readout of transducers, an adequate understanding of negative feedback mechanisms, the knowledge of the features of operational amplifiers and other integrated circuits of common use.
Moreover, the student will get the ability to design a simple data acquisition system using different transducers.
Applying knowledge and understanding
The student will acquire the ability to apply basic knowledge through practical implementation of simple circuits in the laboratory and design and operation of a simple data acquisition system. The student will get an adequate experience in using the SPICE simulator and of a professional FPGA development environment.- Oggetto:
Modalità di insegnamento
PARTE 1 - Dott. Pacher
Lezioni in remoto e attività di laboratorio in presenza.
https://unito.webex.com/meet/luca.pacher
Per questa prima parte del corso tutti i sorgenti HDL dei progetti e gli scripts Tcl richiesti per eseguire il flusso di progettazione FPGA (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/lpacher/lae
Links alle videoregistrazioni:
1. Lun 19/04/2021 - ore 14-16
https://unito.webex.com/recordingservice/sites/unito/recording/play/f3906e665e5f4072af8a0d9ca88aa06e2. Mar 20/04/2021 - ore 16-18
https://unito.webex.com/recordingservice/sites/unito/recording/play/c572d2a5bfb34bc4aaafa1d28b3ef6453. Mer 21/04/2021 - ore 16-18
https://unito.webex.com/recordingservice/sites/unito/recording/play/cd9e74965f0142568879939574cb27b24. Lun 26/04/2021 - ore 14-16
https://unito.webex.com/recordingservice/sites/unito/recording/play/7406d1fc88b510398ebe00505681b7cf5. Mar 27/04/2021 - ore 16-18
https://unito.webex.com/recordingservice/sites/unito/recording/play/7eb4554f898f103983fe0050568134da6. Mer 28/04/2021 - ore 16-18
https://unito.webex.com/recordingservice/sites/unito/recording/play/4c1147458a59103987730050568133267. Gio 29/04/2021 - ore 15-18
https://unito.webex.com/recordingservice/sites/unito/recording/play/aceaae168b1710399e7f00505681c1288. Mar 11/05/2021 - ore 16-18
https://unito.webex.com/recordingservice/sites/unito/recording/play/dc07cd46948f1039b73900505681c2fb9. Mer 12/05/2021 - ore 14-16
https://unito.webex.com/recordingservice/sites/unito/recording/play/4174c25c95481039bfe50050568165e910. Gio 13/05/2021 - ore 14-16
https://unito.webex.com/recordingservice/sites/unito/recording/play/45579a7896111039bb6f00505681240f11. Ven 14/05/2021 - ore 14-16
https://unito.webex.com/recordingservice/sites/unito/recording/play/a46c4dd196da1039b7df005056818de312. Lun 17/05/2021 - ore 14-16
https://unito.webex.com/recordingservice/sites/unito/recording/play/85d8ab5799361039bf3f005056818b3113. Mar 18/05/2021 - ore 16-18
https://unito.webex.com/recordingservice/sites/unito/recording/play/74b6067c9a101039bff700505681a2ec14. Mer 19/05/2021 - ore 14-16
https://unito.webex.com/recordingservice/sites/unito/recording/play/49a960e89ac81039a5fe00505681994615. Gio 20/05/2021 - ore 14-16
https://unito.webex.com/recordingservice/sites/unito/recording/play/ad29c3e99b911039bfff0050568157ee16. Ven 21/05/2021 - ore 14-16
https://unito.webex.com/recordingservice/sites/unito/recording/play/b1e2b3419c5a1039bbd50050568165e9PARTE 2 - Prof. Greco
Le lezioni introduttive e le attività di laboratorio saranno tenute in presenza.
PART 1
Lectures and Lab sessions
PART 2
Lectures and Lab activities in presence.
For both parts, an update will be given in April 2021, if activities in presence will be not allowed in accordance with anti-Covid-19 protocol.
- Oggetto:
Modalità di verifica dell'apprendimento
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.
For the first part, the grade consists of two elements:
1- written report, in the style of a scientific publication, comprising the discussion of the data acquisition project. An example of the template that can be used, in Latex or Word, is available on the webpage http://www.nss-mic.org/2010/Public/Publications/templates.htm
2- oral report, in the style of a conference presentation, preferably using slides.
For the PART 2, the exam consists in reproducing an experiment performed during the lab hours.
The final grade consists in the weighted average of the two parts
- Oggetto:
Programma
PARTE 1 - Introduzione alla programmazione FPGA [Dott. Pacher - 40 ore]
Introduzione all'elaborazione dei segnali nel dominio digitale, descrizione di semplici circuiti digitali tramite linguaggio Verilog e loro implementazione hardware mediante programmazione FPGA in ambiente Xilinx Vivado.
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).
PART 1 - Analog and digital Electronics, Introduction to programming FPGA [Dott. Pacher - 40 hours]
Introduction to signal elaboration in digital domain, description of simple digital circuits through the language Verilog/VHDL and their hardware implementation through FPGA programming in the Xilinx Vivado environment.
PART 2- Programming high-level micro-controller (Arduino) and development of control and data acquisition LabView interfaces [20 hours]
The course also aims to introduce the control and data acquisition systems for the treatment of signals from sensors, using both software instrumentation (LabView) that high-level programmable hardware (Arduino).
Testi consigliati e bibliografia
- Oggetto:
PARTE 1 - Elettronica analogica e digitale, introduzione alla programmazione FPGA [Dott. Pacher - 40 ore]
- 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_c9DTmku4PARTE 2- Programmazione ad alto livello di micro-controllori (Arduino) e sviluppo di interfacce di controllo e acquisizione dati LabView [Prof. Greco - 20 ore]
Getting started with LabVIEW,
http://www.ni.com/pdf/manuals/373427j.pdf
http://arduino.cc/en/Guide/HomePage
Note del docentePART 1 - Analog and digital Electronics, introduction to FPGA programming (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
NOTE - According to the last textbook, a complete collection of 112 video lessons given by one of the authors is available on YouTube on the following link
https://www.youtube.com/playlist?list=PLIwUmtq2AIgbcaR4CT-WjP8R_c9DTmku4Part 2. Programming high-level microcontroller (Arduino) and development of control interfaces and data acquisition LabView
Getting started with LabVIEW,
http://www.ni.com/pdf/manuals/373427j.pdf
http://arduino.cc/en/Guide/HomePage
Teacher's notes
- Oggetto:
Orario lezioni
Giorni Ore Aula Giovedì 14:00 - 16:00 Venerdì 14:00 - 16:00 Lezioni: dal 19/04/2021 al 17/06/2021
- Oggetto:
Note
Frequenza obbligatoria ai laboratori
Mandatory attendance at the laboratories- Oggetto:
