Didattica - Università degli Studi di Padova

Syllabus

Prerequisiti:	Per le frequenza del corso, oltre alle conoscenze fondamentali di matematica, fisica ed elettrotecnica, sono utili le conoscenze e le abilità acquisite nel corso di Elettronica (dispositivi elettronici, circuiti elettronici di base, amplificatori operazionali, modelli a piccolo segnale dei dispositivi).
Conoscenze e abilita' da acquisire:	Per gli studenti dell’area dell’Informazione è molto importante sviluppare abilità e conoscenze negli ambiti della progettazione di circuiti elettronici, dell'uso di sensori e interfacce, dei sistemi a microcontrollore e del relativo software. Entro questo insegnamento si acquisiranno conoscenze circa il funzionamento dei diversi circuiti analizzati, il legame tra complessità e prestazioni dei circuiti, e apprenderanno le metodologie di base per la prototipazione e il testing di circuiti elettronici. Si svilupperanno inoltre conoscenze sulla progettazione di sistemi basati su microcontrollore (piattaforma Arduino), sullo sviluppo del relativo software, e sul funzionamento di comuni sensori e interfacce. Nel dettaglio, questo corso mira a fornire conoscenze e abilità volte a: -comprendere e analizzare il funzionamento di dispositivi elettronici e circuiti integrati mediante analisi sperimentale -comprendere e analizzare il funzionamento di circuiti elettronici mediante prove di laboratorio -svolgere un corretto dimensionamento dei parametri circuitali -valutare criticamente le scelte effettuate in fase di progetto/dimensionamento -comprendere i principi di utilizzo di sensori di ampio utilizzo (tra cui, per esempio, temperatura, umidità, ...) -saper utilizzare e programmare sistemi a microcontrollore basati sulla piattaforma Arduino -saper utilizzare microcontrollori Arduino per il controllo di interfacce (per esempio display TFT, sistemi touch-screen, ecc) attraverso esempi applicativi -saper utlizzare Arduino per la rilevazione di dati e la visualizzazione degli stessi, mediante interfacce quali - a titolo di esempio - Wifi, Display, ecc
Modalita' di esame:	La valutazione si basa sui tre elementi: 1 – valutazione delle relazioni dell’attività di laboratorio (preparate in gruppo, durante il semestre) 2 – esame scritto (individuale) 3- eventuale integrazione orale (discussione delle relazioni di laboratorio, individuale)
Criteri di valutazione:	Si valuterà l’acquisizione delle abilità e delle conoscenze negli ambiti: (i) della progettazione e del dimensionamento di circuiti elettronici (ii) delle metodologie di testing in laboratorio (iii) del funzionamento dei circuiti e sistemi illustrati a lezione Si valuteranno inoltre: (iv) la capacità di svolgere l'attività di laboratorio in modo corretto (v) l'accuratezza e precisione delle relative relazioni
Contenuti:	Il corso verterà sui seguenti temi, con relative esperienze di laboratorio: -introduzione al corso; -strumentazione di laboratorio e modalità di prototipazione e misura di circuiti elettronici; -componenti passivi; -non idealità degli amplificatori operazionali; -sensori di uso comune e relativi principi di funzionamento; -stadi di uscita (amplificatori di potenza in classe A, B, AB); -conversione A/D e D/A (elementi); -regolatori di tensione e corrente lineari (elementi); -circuiti integrati di uso comune; -piattaforma Arduino: hardware; -piattaforma Arduino: elementi di programmazione; -piattaforma Arduino: interfaccia I2C e SPI -piattaforma Arduino: uso di interfacce e sensori -piattaforma Arduino: esempi (in aula) e sviluppo (in laboratorio) di circuiti con microcontrollore Arduino Le esperienze di laboratorio riguarderanno alcune tra le seguenti tematiche: -circuiti con amplificatori operazionali; -amplificatori audio in classe B, AB; -convertitori A/D; -regolatori lineari di corrente/tensione; -circuiti con microcontrollore Arduino -uso di interfacce (display TFT, touch) con microcontrollore Arduino -interfacciamento di sensori con microcontrollore Arduino -sviluppo di sensori custom (sensore di distanza, cardiofrequenzimetro, ...) -movimentazione di rover mediante circuiti dedicati e microcontrollore arduino (telecomando IR, o interfaccia wifi, o movimento autonomo)
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento:	Le attività prevedono alcune ore di lezione in aula dove su supporto informatico (slides) vengono affrontati i contenuti del corso. Ad ogni lezione/pacchetto di lezioni frontali è associata una lezione tenuta in laboratorio, dove gli studenti potranno verificare sperimentalmente quanto appreso. Le attività di laboratorio saranno condotte in gruppi di 2-3 persone, a seconda della numerosità degli iscritti. Una settimana dopo ciascuna esperienza gli studenti dovranno consegnare la relativa relazione.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio:	-Appunti dalle lezioni -Materiale reperibile nel sito moodle del corso (collezione di slides sugli argomenti trattati, appunti del docente, documentazione aggiuntiva) -testi di riferimento (v. sotto) La documentazione disponibile sarà esclusivamente in lingua inglese.
Testi di riferimento:	R.C. Jaeger, T.N. Blalock, Microelettronica.. --: McGraw-Hill, --. ISBN 978-88-386-6504-2 A. S. Sedra, and K. C. Smith, Microelectronic Circuits. --: Oxford, 2009. ISBN 978-0195323030 Thomas L. Floyd, Electronic Devices. --: Pearson Prentice Hall, 2005. ISBN 0-13-114136-8 P. Horowitz, W. Hill, The Art of Electronics. --: Cambridge University Press, 2015. ISBN: 978-0521809269 Neil Storey, Electronics, A system approach. --: Pearson Prentice Hall, 2006. ISBN:978-0-13-129396-0