logo-polimi
Loading...
Risorse bibliografiche
Risorsa bibliografica obbligatoria
Risorsa bibliografica facoltativa
Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2018/2019
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 099317 - CIRCUITI E MISURE ELETTRONICHE
Docente Svelto Cesare
Cfu 10.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - MI (366) INGEGNERIA FISICA*AZZZZ099317 - CIRCUITI E MISURE ELETTRONICHE

Obiettivi dell'insegnamento

Il corso si propone di fornire agli studenti le nozioni fondamentali della teoria dei circuiti. La prima parte del corso si concentra sulla caratterizzazione dei componenti fondamentali: resistore, condensatore ed induttore. Segue una analisi dei circuiti in regime stazionario e transitorio con particolare riguardo alla comprensione dei circuiti in regime sinusoidale. Vengono anche studiati, in modo preliminare, alcuni circuiti fondamentali con l'amplificatore operazionale ideale. Viste le basi di elementi e circuiti elettrici/elettronici si analizza la teoria della misurazione, indipendentemente da uno specifico ambito scientifico di studi ma con esempi e applicazioni ricorrenti ai circuiti elettronici. Saranno considerati pregi e limitazioni dell’indagine sperimentale e forniti gli strumenti specifici di analisi utilizzati nelle misure (teoria dell'incertezza). Sarà fornita una valida conoscenza su principi di funzionamento, caratteristiche metrologiche e campi di applicazione della moderna strumentazione elettronica di misura e di acquisizione dati (voltmetri, schede DAQ, contatori, oscilloscopi, analizzatori di spettro). L'attività di laboratorio sperimentale completa e arricchisce gli aspetti formativi teorici (con un primo laboratorio sperimentale sui circuiti elettrici, un secondo sulle schede DAQ e software LabVIEW, un terzo laboratorio sull'oscilloscopio digitale).


Risultati di apprendimento attesi

E' atteso che lo studente impari ad analizzare e risolvere i principali circuiti elettrici, in continua e in transitorio e in regime sinusoidale.
Lo studente imparerà anche la terminologia metrologica, sarà in grado di effettuare la stima dell'incertezza di una misura, conoscerà il funzionamento dei principali strumenti di misura (voltmetri, oscilloscopi, analizzatori di spettro).
Lo studente avrà modo di familiarizzarsi in laboratorio con l'uso di circuiti elementari, schede di acquisizione dati, e oscilloscopio digitale.

La verifica delle conoscenze e capacità di analisi acquisite sarà verificata attraverso le domande ed esercizi assegnati durante il compito scritto.


Argomenti trattati

 

Introduzione al corso. Il modello circuitale. Le grandezze elettriche: corrente, tensione, potenza. Leggi di Kirchhoff. Grafi. Teorema di Tellegen. Proprietà di conservazione della potenza.
Circuiti resistivi. Resistore. Corto circuito e circuito aperto. Generatori indipendenti. Circuiti ad una maglia, partitore di tensione. Circuiti con due nodi, partitore di corrente. Combinazioni di resistori. Resistenza equivalente. Combinazione di generatori indipendenti. Generatori controllati. Principio di sostituzione. Trasformazione di generatori.
Analisi nodale di circuiti con generatori indipendenti di corrente e con generatori indipendenti di tensione.
Circuiti con amplificatori operazionali ideali (in particolare integratore e amplificatore per strumentazione).
Linearità e sovrapposizione. Teoremi di Thévenin e di Norton. Metodi per determinare la resistenza equivalente. Generatori reali.
Condensatore. Induttore. Combinazione in serie e in parallelo di condensatori e induttori.
Circuiti del primo ordine. Circuiti RC e RL in evoluzione libera. Circuiti RC ed RL con un generatore costante. Circuiti del primo ordine autonomi. Stabilità, risposta transitoria e risposta permanente.
Analisi in regime sinusoidale. Numeri complessi e applicazione con sinusoidi e fasori. Risposta ad un ingresso sinusoidale. Legge di Ohm simbolica. Il metodo dei fasori. Analisi nel dominio dei fasori. Sovrapposizione di regimi sinusoidali.
Potenza in regime sinusoidale. Potenza istantanea e potenza media. Valore efficace. Potenza complessa. Conservazione della potenza complessa. Bipoli passivi. Rifasamento. Massimo trasferimento di potenza. Sovrapposizione della potenza.
Trasformatore ideale. Analisi di circuiti con trasformatori ideali. Induttori accoppiati. Analisi di circuiti con induttori accoppiati.
Metrologia: principi di misura; Sistema Internazionale di unità di misura; campioni basati su fenomeni quantistici e costanti di natura; unità logaritmiche e rappresentazione grafica dei risultati sperimentali.
Analisi dei dati di misura: densità di probabilità, media, varianza, correlazione, e incertezza di misura (propagazione degli "errori") trattata in modo statistico; incertezza standard di misura e gradi di libertà; compatibilità fra misure e media pesata. Interpolazione e regressione dei dati di misura.
Sistemi di acquisizione dati: campionamento e conversione A/D; caratteristiche e principi di funzionamento degli ADC (velocità, risoluzione, incertezza di quantizzazione, numero di bit equivalenti); struttura dei principali convertitori A/D e D/A; proprietà e impiego dei sistemi di acquisizione dati (DAQ); schede di acquisizione dati e protocolli di comunicazione tra strumenti (RS232, IEEE 488, USB), utilizzo di LabVIEW per misure automatizzate.
Cenni al rumore nelle misure e ai metodi per aumentare il rapporto S/N.
Strumentazione elettronica di misura: voltmetri e multimetri digitali; contatore elettronico; oscilloscopi (analogici e digitali); analizzatori di spettro (digitali e analogici; cenni su monocromatore e analizzatori di spettro ottici).

 

Attività di laboratorio

Le attività di laboratorio sono di tipo sperimentale con l'obiettivo di familiarizzare gli studenti con i programmi di acquisizione dei segnali e i circuiti in regime transitorio. Il laboratorio ha lo scopo di istruire lo studente nell’uso della moderna strumentazione digitale di misura. In particolare, saranno insegnati e messi in pratica i fondamenti di programmazione del linguaggio LabVIEW: quanto appreso sarà direttamente verificato mediante la preparazione di esperimenti di misura, su componenti e circuiti elettronici, svolti mediante schede di acquisizione dati. Si sperimenteranno in concreto le problematiche connesse con il condizionamento e l’elaborazione del segnale di misura. Gli studenti avranno la possibilità di cimentarsi anche nell’uso di voltmetri numerici, generatori di funzioni, oscilloscopi digitali, e analizzatori di spettro per la caratterizzazione e misura su circuiti e segnali elettronici. Ciascuno studente svolgerà 12 ore di laboratorio suddivise in 3 esercitazioni (di 4 ore ciascuna). Il calendario delle esercitazioni di laboratorio sarà pubblicato sulla pagina WEB www.elet.polimi.it/corsi/labgolgi. I dettagli organizzativi relativi alle attività di laboratorio e alle corrispondenti valutazioni saranno presentati a esercitazione e comunque resi consultabili alla pagina WEB del Corso.


Prerequisiti

Costituiscono utili propedeuticità all’insegnamento le conoscenze di base di Analisi Matematica e Fisica.


Modalità di valutazione

La valutazione dello studente è effettuata in base all'esito della prova d'esame e dei laboratori. Non sono previste prove in itinere. La prova d’esame consiste in una verifica scritta seguita eventualmente da una breve discussione orale.
L'accesso alla prova scritta è condizionato al superamento di un precompito con una decina di domande a risposta multipla. Il compito scritto è costituito da circa 4 esercizi di calcolo sui principali argomenti dell'insegnamento. Nel compito, come certamente nel precompito, possono essere presenti brevi domande teoriche.
Le date delle singole prove saranno comunicate con un congruo anticipo in aula e sulla pagina web del corso.
Altre informazioni (anche sugli appelli e la logistica del corso) sono reperibili alla Pagina WEB del corso: http://home.dei.polimi.it/svelto/didattica/index_didattica.html
Reperibilità del docente: Prof. Cesare Svelto Tel. 02-2399.3610  e-mail cesare.svelto@polimi.it

 

 

 


Bibliografia
Risorsa bibliografica obbligatoriaCharles K. Alexander, Matthew N. O. Sadiku, Giambattista Gruosso, Giancarlo Storti Gajani, Circuiti Elettrici, Editore: McGraw-Hill Education, Anno edizione: 2017, ISBN: 8838615624
Note:

è sufficiente utilizzare l'uno o l'altro dei due testi proposti sui "Circuiti Elettrici"

Risorsa bibliografica obbligatoriaR. Perfetti, Circuiti elettrici (2 Ed.), Editore: Zanichelli, Anno edizione: 2013, ISBN: 978-88-08-17888-6
Risorsa bibliografica obbligatoriaE. Bava, R. Ottoboni, C. Svelto, Fondamenti della misurazione, Editore: Esculapio, Anno edizione: 2005, ISBN: 88-7488-092-8
Note:

Costo circa 17 Euro. Disponibile presso la Biblioteca di PoliMI.

Risorsa bibliografica obbligatoriaE. Bava, G. Galzerano, M. Norgia, R. Ottoboni, C. Svelto, Misure elettroniche di laboratorio, Editore: Pitagora, Anno edizione: 2005, ISBN: 88-371-1592-X
Note:

Costo circa 15 Euro. Disponibile presso la Biblioteca di PoliMI.


Software utilizzato
Nessun software richiesto

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
53:00
79:30
Esercitazione
36:00
54:00
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
11:00
16:30
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 100:00 150:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.9 / 1.6.9
Area Servizi ICT
17/10/2021