AUTRONICA4.1 Autronica LEZIONE N° 4 Classificazione dei sistemi elettroniciClassificazione dei sistemi elettronici RumoreRumore DistorsioniDistorsioni.

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1 AUTRONICA4.1 Autronica LEZIONE N° 4 Classificazione dei sistemi elettroniciClassificazione dei sistemi elettronici RumoreRumore DistorsioniDistorsioni Frequenze tipiche dei segnali elettroniciFrequenze tipiche dei segnali elettronici Definizione di “PROGETTO”Definizione di “PROGETTO” Progetto a livello di sistemaProgetto a livello di sistema Diagramma di flussoDiagramma di flusso Progetto a livello di circuitoProgetto a livello di circuito Diagramma di flussoDiagramma di flusso Livelli di astrazioneLivelli di astrazione Sintesi e AnalisiSintesi e Analisi Strumenti CADStrumenti CAD

2 AUTRONICA4.2 Richiami Segnale analogicoSegnale analogico Segnale campionato, numerico, digitaleSegnale campionato, numerico, digitale Errore di quantizzazioneErrore di quantizzazione Codifica di un segnale numericoCodifica di un segnale numerico Conversione A to D e D to AConversione A to D e D to A Tipi di segnali, Tipi di elaborazioneTipi di segnali, Tipi di elaborazione Classificazione dei Sistemi ElettroniciClassificazione dei Sistemi Elettronici In funzione delle applicazioniIn funzione delle applicazioni

3 AUTRONICA4.3 Classificazione in funzione del tipo di ELABORAZIONE Sistemi Elettronici ANALOGICISistemi Elettronici ANALOGICI –Amplificazione –Interfaccia d’ingresso e d’uscita scopo: processare e trasferire l’informazione fornita da un ingresso analogico con la minima DISTORSIONEscopo: processare e trasferire l’informazione fornita da un ingresso analogico con la minima DISTORSIONE Sistemi Elettronici DIGITALISistemi Elettronici DIGITALI –Utilizza i dispositivi elettronici come interruttori –I segnali d’ingresso e d’uscita sono impulsivi Scopo: processare e trasferire l’informazione fornita da un ingresso digitale con il minimo errore e la massima velocitàScopo: processare e trasferire l’informazione fornita da un ingresso digitale con il minimo errore e la massima velocità Sistemi Elettronici di POTENZASistemi Elettronici di POTENZA –Controllo e conversione dell’energia elettrica

4 AUTRONICA4.4 Rumore nei Sistemi Analogici DEFINIZIONEDEFINIZIONE Segnale estraneo dovuto a:Segnale estraneo dovuto a: –Agitazione termica degli elettroni in resistenze –Accoppiamento induttivo o capacitivo con segnali di altri sistemi Il rumore si somma direttamente al segnale analogico e quindi lo deterioraIl rumore si somma direttamente al segnale analogico e quindi lo deteriora Il rumore viene amplificato insieme al segnaleIl rumore viene amplificato insieme al segnale v t

5 AUTRONICA4.5 Rumore nei Sistemi Digitali Il rumore si somma direttamente al segnale digitale e quindi lo deterioraIl rumore si somma direttamente al segnale digitale e quindi lo deteriora È possibile ricostruire il segnale definendo gli intervalli entro i quali si attribuisce il valore alto e il valore bassoÈ possibile ricostruire il segnale definendo gli intervalli entro i quali si attribuisce il valore alto e il valore basso 0V > basso > 2 V ; 3 V > alto > 50V > basso > 2 V ; 3 V > alto > 5 v t v t

6 AUTRONICA4.6 Distorsioni In un sistema lineare la grandezza di uscita deve essere una replica fedele dell’ingressoIn un sistema lineare la grandezza di uscita deve essere una replica fedele dell’ingresso –Se l’ingresso è sinusoidale l’uscita deve essere sinusoidale con la stessa frequenza AMP VUVU VIVI

7 AUTRONICA4.7 Distorsioni 1 Errore di cimatura (Clipping)Errore di cimatura (Clipping)

8 AUTRONICA4.8 Distorsioni 2 Errore di attraversamento (Crossover)Errore di attraversamento (Crossover)

9 AUTRONICA4.9 Distorsioni 3 Distorsione armonicaDistorsione armonica

10 AUTRONICA4.10 Tipi di segnali Il modo di realizzare un sistema elettronico dipende dalle frequenze proprie dei segnaliIl modo di realizzare un sistema elettronico dipende dalle frequenze proprie dei segnali –Sistemi per bassa frequenza –Sistemi per radio frequenze –Sistemi per onde millimetriche

11 AUTRONICA4.11 Frequenze tipiche di alcuni segnali Segnali sismici1 ÷ 200 HzSegnali sismici1 ÷ 200 Hz Elettrocardiogramma0.05 ÷ 100 HzElettrocardiogramma0.05 ÷ 100 Hz Segnali audio20 Hz ÷ 15 kHzSegnali audio20 Hz ÷ 15 kHz Segnali video 50 Hz ÷ 4,2 MHzSegnali video 50 Hz ÷ 4,2 MHz Segnali radio AM 540 ÷ 1600 kHzSegnali radio AM 540 ÷ 1600 kHz Segnali radio FM 88 ÷ 106 MHzSegnali radio FM 88 ÷ 106 MHz Video VHF 54 ÷ 60 MHzVideo VHF 54 ÷ 60 MHz Video UHF 470 ÷ 806 MHzVideo UHF 470 ÷ 806 MHz Telefonia cellulare 1 824 ÷ 891.5 MHzTelefonia cellulare 1 824 ÷ 891.5 MHz Video satellitare 3.7 ÷ 4.2 GHzVideo satellitare 3.7 ÷ 4.2 GHz Comunicazioni a microonde1 ÷ 50 GHzComunicazioni a microonde1 ÷ 50 GHz

12 AUTRONICA4.12 Cosa vuol dire progettare 1 Il progetto ingegneristico è il procedimento di concepire un sistema, un componente; ovvero il procedimento per raggiungere gli scopi desiderati.Il progetto ingegneristico è il procedimento di concepire un sistema, un componente; ovvero il procedimento per raggiungere gli scopi desiderati. È un processo di scelta di decisioni (spesso iterativo), in cui si applicano sia le scienze di base che quelle ingegneristiche, per trasformare le risorse in modo ottimale per raggiungere un predeterminato obiettivo.È un processo di scelta di decisioni (spesso iterativo), in cui si applicano sia le scienze di base che quelle ingegneristiche, per trasformare le risorse in modo ottimale per raggiungere un predeterminato obiettivo. Tra gli elementi fondamentali del processo di progetto ci sono lo stabilire gli obiettivi ed i criteri, la sintesi, l’analisi, la costruzione, il collaudo e la verifica.Tra gli elementi fondamentali del processo di progetto ci sono lo stabilire gli obiettivi ed i criteri, la sintesi, l’analisi, la costruzione, il collaudo e la verifica.

13 AUTRONICA4.13 Cosa vuol dire progettare 2 Il curriculum formativo di un progettista deve includere la maggior parte delle seguenti componenti:lo sviluppo della creatività, l’uso di problemi espandibili, lo sviluppo e l’uso delle teorie e delle metodologie di progetto, la formulazione dei passi e delle specifiche di progetto, la valutazione di soluzioni alternative, considerazioni sulla fattibilità, conoscenza dei processi produttivi, la progettazione concorrente e la descrizione dettagliata dei sistemi.Il curriculum formativo di un progettista deve includere la maggior parte delle seguenti componenti:lo sviluppo della creatività, l’uso di problemi espandibili, lo sviluppo e l’uso delle teorie e delle metodologie di progetto, la formulazione dei passi e delle specifiche di progetto, la valutazione di soluzioni alternative, considerazioni sulla fattibilità, conoscenza dei processi produttivi, la progettazione concorrente e la descrizione dettagliata dei sistemi. Inoltre, è essenziale tenere presenti un insieme di vincoli quali: fattori economici, sicurezza, affidabilità, estetica, etica e impatto sociale.Inoltre, è essenziale tenere presenti un insieme di vincoli quali: fattori economici, sicurezza, affidabilità, estetica, etica e impatto sociale. –ABET Accreditation Board for Engineering and Technology

14 AUTRONICA4.14 Progetto a livello di sistema 1.Descrizione generale del prodotto 2.Definizione delle specifiche 3.Diagramma a blocchi 4.Definizione delle specifiche dei blocchi 5.Sintesi dei blocchi 6.Integrazione dell’intero sistema 7.Simulazione e modellizzazione 8.Realizzazione del prototipo 9.Collaudo e verifica

15 AUTRONICA4.15 Diagramma di flusso Confronto Specifiche Confronto Descrizione del prodotto Collaudo Diagramma a Blocchi Specifiche dei Blocchi Sintesi dei Blocchi Integrazione Sistema Simulazione Prototipo Specifiche

16 AUTRONICA4.16 Progetto a livello di Circuito 1.Studio del progetto 2.Definizione degli obiettivi (requisiti) 3.Strategia di progetto (blocchi funzionali) 4.Topologia circuitale 5.Scelta dei dispositivi e valori dei componenti 6.Stima delle prestazioni 7.Simulazione circuitale 8.Stima dei costi, pianificazione 9.Realizzazione prototipo e collaudo

17 AUTRONICA4.17 Diagramma di flusso Confronto Specifiche Confronto Studio del progetto Prototipo e Collaudo Diagramma a Blocchi Topologia circuiti Scelta componenti Stima delle prestazioni Simulazione Costi e pianificazione Obiettivi => Specifiche

18 AUTRONICA4.18 Livelli di astrazione Confronto Specifiche Confronto Studio del progetto Prototipo e Collaudo Diagramma a Blocchi Topologia circuiti Scelta componenti Stima delle prestazioni Simulazione Costi e pianificazione Obiettivi => Specifiche Comportamentalre Funzionale Circuitale Testing

19 AUTRONICA4.19 Sintesi - Analisi Confronto Specifiche Confronto Studio del progetto Prototipo e Collaudo Diagramma a Blocchi Topologia circuiti Scelta componenti Stima delle prestazioni Simulazione Costi e pianificazione Obiettivi => Specifiche SINTESI TOP BOTTOM UP ANALISI DOWN

20 AUTRONICA4.20 CAD Computer Aid DesignComputer Aid Design Simulazione a livello comportamentaleSimulazione a livello comportamentale Partizione Hardware – SoftwarePartizione Hardware – Software Simulazione logicaSimulazione logica Stima delle prestazioni (modelli semplificati)Stima delle prestazioni (modelli semplificati) Simulazione circuitale (modelli realistici)Simulazione circuitale (modelli realistici) Verifica prestazioniVerifica prestazioni Generazione Test patternGenerazione Test pattern

21 AUTRONICA4.21 Conclusioni DistorsioniDistorsioni Frequenze tipiche dei segnali elettroniciFrequenze tipiche dei segnali elettronici Definizione di “PROGETTO”Definizione di “PROGETTO” Progetto a livello di sistemaProgetto a livello di sistema Diagramma di flussoDiagramma di flusso Progetto a livello di circuitoProgetto a livello di circuito Diagramma di flussoDiagramma di flusso Livelli di astrazioneLivelli di astrazione Sintesi e AnalisiSintesi e Analisi Strumenti CADStrumenti CAD