Università degli Studi di Roma "Tor Vergata"

http://didattica.uniroma2.it/docenti/curriculum/3472-Simonetta-AntonaroliCHIMICA (6 CF)Il metodo scientifico. Elementi e composti. Formule chimiche Bilanciamento delle reazioni chimiche. Calcoli stechiometrici. Cenni di nomenclatura chimica.Struttura elettronica dell’ atomo. Il sistema periodico e le proprietà periodiche.Legame chimico. Proprietà generali. Legame ionico e covalente. Teoria del legame di valenza. Ibridazione. Risonanza. Interazioni dipolari, legame idrogeno. Legame metallico proprietà dei metalli, semicondutturi.Lo stato gassoso. Leggi dei gas ideali.Primo principio della termodinamica. Funzioni di stato: Energia Interna, Entalpia, Energia Libera ed Entropia.Termochimica. Legge di Hess.Stato liquido. Tensione di Vapore; equilibri di fase in sistemi ad un componente, equazione di Clapeyron.Soluzioni. Unità di concentrazione, proprietà colligative per soluzioni ideali.Equilibrio chimico. Principio di Le Chatelier. Costante di equilibrio. Legge di azione di massa. Dipendenza della costante termodinamica dalla temperatura.Dissociazione gassosa ed elettrolitica. Proprietà colligative di soluzioni di elettroliti.Equilibri acido-base. Autoionizzazione dell’acqua. pH. Acidi e basi. Soluzioni tampone.Titolazioni.Elettroliti poco solubili: prodotto di solubilità.Reazioni di ossidoriduzione: bilanciamento con il metodo degli ioni formali e con il metodo ionico elettronico.Elettrochimica: potenziali elettrodici, equazione di Nernst. Pile.Elettrolisi, leggi di Faraday.

Introduzione ai sistemi
digitali:
Specifica di sistemi combinatori ad alto livello. Specifica di sistemi
combinatori a livello binario. Codifica e decodifica, codici. Rappresentazione
binaria di numeri interi con e senza segno. Analisi di circuiti combinatori dal
livello binario a livello comportamentale. Logica Booleana. Rappresentazioni
canoniche di reti combinatorie (Somma di prodotti, Prodotti di somme).
Caratteristiche di circuiti integrati CMOS orientati alla sintesi di sistemi
combinatori. Margine di
rumore. Porte Logiche architetture CMOS (NAND, NOR, XOR, AND, OR, MUX, BUFFERS,
BUFFER Three state). Implementazioni basate su transistori e
Transmission Gates. Modellazione del comportamento temporale. Descrizione ed
analisi di reti di porte logiche. Progetto di sistemi combinatori. Reti a due
livelli minime il metodo delle mappe di Karnough. Maximum Delay path per
circuiti combinatori. Reti multilivello: fattorizzazione e sharing. Circuiti
combinatori programmabili: FPGAs cenni, Programmable Array Logic (PAL),
Programmable Logic Array (PLA).
I sistemi sequenziali:
Sistemi sequenziali sincroni. Analisi di circuiti sequenziali: tabella di
transizione di stato, diagramma di stato, comportamento temporale di macchine a
stati finiti. Analisi ad alto livello, analisi di macchine sequenziali partendo
da specifica binaria (circuito). Architetture ed equazioni delle Macchine di
Mealy e delle Macchine di Moore. Architettura dei flip flops: gated-latch, edge-triggered flip-flop,
flip-flop tipo D, T, SR e JK. Tempi caratteristici dei Flip Flop.
Analisi e sintesi di sistemi sequenziali. Parametri caratteristici sistemi
sequenziali: costo, timing, massima frequenza funzionamento. Progetto di
macchine sequenziali con codifica speciale degli stati: "un flip-flop per
stato", registro di stato a scorrimento (shifting state register).
Convertitori A/D e D/A. Cenni ai linguaggi di descrizione dell’ hardware
(VHDL).

I servizi di telecomunicazione. Funzioni delle reti di telecomunicazioni. Topologie di rete. Protocolli di comunicazione.Modelli dell'interazione tra attività e risorse. Parametri strutturali di un sistema di servizio. Processi di ingresso e di servizio. Evoluzione temporale di un sistema di servizio e sue caratteristiche prestazionali.Strumenti per il dimensionamento e la valutazione delle prestazioni. Processi di Markov, processo di Poisson, sistemi a coda di tipo M/M, reti di code, tecniche di simulazione. L’architettura a strati ed il modello OSI.I modi di trasferimento: schemi di multiplazione, principi di commutazione, architetture protocollari.Esempi di modi di trasferimento: modo a circuito; modo a pacchetto; nuovi modi di trasferimento.Caratteristiche principali dei protocolli di strato fisico, MAC, collegamento, rete e trasporto. Funzioni di rivelazione e recupero di errori, controllo di flusso, indirizzamento, instradamento, controllo del traffico, equalizzazione della qualità di servizio. La rete telefonica: cenni su architettura e modalità generali di funzionamento. Cenni su reti in area locale (Ethernet), reti in area geografica e su Internet.Segnali reali e segnali complessi, segnali in senso stretto e in senso lato, a tempo continuo, a tempo discreto, periodici, funzione generalizzata di Dirac.Segnali di energia e di potenza, funzione di intercorrelazione e di autocorrelazione, prodotto scalare, sequenza di intercorrelazione e di autocorrelazione temporale tra sequenze a potenza finita.Trasformazioni di segnali, trasformazioni fra segnali tempo continui, trasformazioni fra segnali tempo discreto.Trasformata di Fourier per segnali tempo continuo, serie di Fourier di segnali periodici tempo continuo, serie di Fourier di segnali tempo continuo a durata limitata.Rappresentazioni con segnali analitici, tramite la trasformata di Hilbert, tramite l’inviluppo complesso, tramite una base, tramite campioni, nello spazio dei segnali, campionamento, ortogonalizzazione di Gram-Schmidt.Trasformazioni fra segnali nei bipoli LTI, nei quadripoli LTI, LTI in cascata con adattamento. Quadripoli perfetti in banda base, quadripoli perfetti in banda traslata, alcuni tipi di quadripoli perfetti, sistema di trasmissione perfetto. Segnali analogici semplici, flussi numerici, elementi sui segnali numerici, elementi sulla conversione analogico-numerica.RISULTATI DELL'APPRENDIMENTO Conoscenza della situazione attuale e delle tendenze evolutive delle reti di telecomunicazioni. Conoscenza delle modalità di funzionamento di una generica rete e degli aspetti più significativi di particolari esempi di reti. Comprensione della letteratura tecnica sull’argomento e valutazione comparativa delle diverse soluzioni. Conoscenza della formalizzazione matematica alla base della caratterizzazione, della rappresentazione e del trattamento dei segnali. Conoscenza delle principali relazioni ingresso uscita di sistemi lineari e delle trasformazioni imposte dal transito. PROPEDEUTICITA' Nessuna TESTI DI RIFERIMENTO A. Pattavina, “Reti di Telecomunicazione”, Wiley, 2007 G. Bianchi, “Introduzione alle catene di Markov”, Dispense disponibili su questo sito F. Valdoni, “Segnali e trasmissione”, dispense distribuite agli studenti su http://www.uniroma2.it/didattica Altro materiale (slides) disponibile sul sito

Programma dettagliato:
1) Introduzione ai sistemi dinamici lineari
stazionari a tempo continuo. Modelli di sistemi dinamici. Definizione di
modelli ingresso-uscita a media mobile (ARMA). Introduzione ai sistemi di
controllo. Concetto di controreazione. Definizioni e terminologia.
2) Calcolo di soluzioni per sistemi di equazioni
differenziali (deterministiche, lineari, omogenee, stazionarie) tramite la
trasformata di Laplace. Alcuni teoremi sulla trasformata di Laplace.
3) La funzione di trasferimento di un sistema
dinamico. Scomposizione di funzioni espresse come rapporto di polinomi in poli
e residui. La risposta dei sistemi. Gli ingressi canonici. La risposta
impulsiva. La risposta indiciale. Risposta dei sistemi del primo ordine.
Risposta dei sistemi del secondo ordine.
4) La descrizione dei sistemi con metodi
grafici. Rappresentazione dei sistemi con schemi a blocchi. Algebra degli
schemi a blocchi.
5) Introduzione del concetto di stabilità.
Definizioni. Algoritmo di Routh per determinare il segno delle radici di un
polinomio.
6) La fedeltà di risposta. Comportamento a
regime dei sistemi a controreazione. Errore a regime e tipo di sistema. La
risposta armonica. Il teorema della risposta armonica.
7) Diagrammi di Bode. Esempi di tracciamento dei
diagrammi. I Diagrammi di Nyquist. Criterio di Nyquist per la stabilità dei
sistemi a ciclo chiuso.
8) I Regolatori P.I.D e loro settaggio con i
criteri di Ziegler e Nichols.
9) Sintesi per tentativi nel dominio della
frequenza. Le reti di correzione. Procedura di sintesi per tentativi del
dominio della frequenza.
10) Luogo delle radici nell’ambito della
controreazione dall’uscita. La costruzione del luogo. Modalità di tracciamento
del luogo. Esempi di costruzione.
Stabilizzazione nel dominio della trasformata di
Laplace dei sistemi a fase minima tramite luogo delle radici.
11) Introduzione ai modelli di sistemi nello
spazio di stato. Definizione di molteplicità algebrica e geometrica di un
autovalore associato ad una matrice, di polinomio caratteristico e di polinomio
minimo. Calcolo della funzione di trasferimento di sistemi nello spazio di
stato. L’algoritmo di Soriau. Calcolo di un modello ARMA equivalente.
12) La stabilità di un sistema nello spazio di
stato. Definizioni e terminologia. Condizioni necessarie e sufficienti di
stabilità e di attrattività di punti di equilibrio per sistemi lineari e
stazionari. Condizioni necessarie e sufficienti affinché tutti gli autovalori
di una matrice abbiano parte reale negativa.
13) Nozione di raggiungibilità e di
osservabilità. Condizioni di Kalman e di Popov per la raggiungibilità e la
osservabilità dei sistemi. Cenni alla decomposizione di Kalman.
14) Teoria della realizzazione di un sistema
nello spazio di stato data una funzione di trasferimento o di un modello ARMA.
15) Sintesi di controllori nello spazio di
stato. Assegnazione degli autovalori tramite retroazione statica dallo stato.
Gli osservatori dei sistemi lineari. Costruzione di osservatori.
16) Assegnazione degli autovalori tramite
retroazione dinamica dallo stato. Il principio di separazione. Definizioni di
stabilizzabilità e detectabilità di un sistema nello spazio di stato.
Stabilizzazione di un sistema tramite retroazione dinamica dallo stato.

Richiami:

•
Dal continuo al discreto

•
Sistemi numerici: binario, decimale, BCD e algoritmi di conversione

•
Funzioni logiche e aritmetiche

•
Circuiti combinatori e sequenziali

•
Sistemi elettronici digitali: definizioni, architetture di interconnessione.

•
La comunicazione tra sistemi digitali

•
Trasmissione seriale

•
Trasmissione parallela

PLD e FPGA:

•
Architetture

•
Celle elementari e strutture complesse

Architetture dei microcalcolatori e dei microprocessori

Caratteristiche hardware dei microprocessori

Memorie permanenti e di lavoro

Sequenza di esecuzione di una istruzione

Caratteristiche software dei microprocessori:

•
Codici operativi e

•
Modi indirizzamento

Le periferiche:

•
La gestione dello scambio dei dati

•
Interrupt

•
DMA

Linguaggi e strumenti di programmazione

Presentazione di un microcontrollore commerciale:

•
Architettura

•
Set di istruzione

•
Tecniche di programmazione

•
Sviluppo di un progetto

Analisi di circuiti elettronici digitali basati su
dispositivi bipolari e MOS. Analisi delle caratteristiche statiche
(caratteristica statica, livelli di tensione, FANOUT) e dinamiche (ritardi di
commutazione, potenza dissipata). Analisi dei blocchi di base dei sistemi
digitali (circuiti aritmetici, shift register, contatori, …). Analisi dei
circuiti di memorizzazione (memorie RAM statiche e dinamiche, memorie non
volatili). Convertitori A/D e D/A.

Laboratorio: Implementazione spice di sistemi digitali
combinatori e sequenziali.

Programma:http://didattica.uniroma2.it/programma/index/insegnamento/140732-Campi-Elettromagnetici-elettronica

Programma:Richiami sul modello del diodo. Retta di carico, curva dinamica e curva di trasferimento. Soluzione approssimata di circuiti a diodi con il metodo degli stati e degli scatti. Esercizi su tali metodi ed applicazione nella determinazione della curva di trasferimento di circuiti tosatori (clippers) ad uno e due livelli. Circuito campionatore. Raddrizzatore a singola e doppia semionda. Raddrizzatore con filtro capacitivo. Raddrizzatore a doppia semionda. Analisi approssimata. Rivelatore di picco (di inviluppo). Circuito agganciatore (clamper). Moltiplicatori di tensione. Polarizzazione del BJT e del FET automatica e semiautomatica. Retta di carico e carichi attivi. Determinazione grafica del punto di lavoro. Stabilità del punto di lavoro. Fattori di stabilità. Compensazione termica. Analisi dei circuiti elettronici: continua + alternata. Modello a parametri ibridi del BJT: circuito equivalente e significato fisico dei parametri. Amplificatori per piccoli segnali visti come reti 2 porte. Metodologie circuitali di analisi del BJT connesso a CE, CB, CC. Guadagni di tensione e corrente, resistenze di ingresso ed uscita. Circuiti ad alta impedenza di ingresso: bootstrapping. Configurazione Darlington. Modello del FET a piccolo segnale. Amplificatori a FET con connessione a CS, CG, CD. Impiego del FET come VVR. Amplificatore differenziale. Amplificatore differenziale ad accoppiamento di emettitore e di source. Impiego di un generatore di corrente per migliorare le caratteristiche del amplificatore differenziale. Amplificatore differenziale sbilanciato. Retroazione. Amplificatori di tensione, corrente, transresistenza e transconduttanza. Proprietà generali della reazione negativa. Amplificatori controretroazionati: schemi generali ed esempi. Stabilità di un sistema retroazionato. Transistore ad alta frequenza. Circuito di Giacoletto. Guadagno in corrente di corto circuito e concetto di banda e parametro ft. Distorsione lineare negli amplificatori. Amplificatore RC. Criteri di valutazione della frequenza di taglio. Metodo esatto. Metodo dei poli. Metodo delle costanti di tempo. Banda passante dell'amplificatore RC ad uno e due stadi. Tecniche di compensazione. Analisi dell'amplificatore Cascode. Amplificatori di potenza. Classificazione e proprietà delle classi di funzionamento, guadagno, potenza di uscita, efficienza, PAE, 1dBcp e IP3. Introduzione agli amplificatori di potenza ad altissima frequenza: la manipolazione armonica (classe E e F). Distorsione lineare e non lineare negli amplificatori. Amplificatori di potenza in Classe A. Amplificatore push-pull. Single Ended. Simmetria complementare. Simmetria quasi complementare. Oscillatori: classificazione e criterio di Barkausen. Oscillatore a mezzo ponte di Wien. Oscillatore a ponte di Wien. Oscillatore a sfasamento. Oscillatore a 3 punti. Oscillatore Colpits e Hartley. Oscillatori al quarzo. Oscillatori con controllo automatico di A e B. Oscillatori non sinusoidali. Multivibratore astabile, monostabile, bistabile. Multivibratore a diodo tunnel. Cenni sui Mixer, Mixer con differenziale, Mixer a cella di Gilbert. Amplificatori operazionali. Invertente e non invertente. Amplificatore differenziale con operazionale. Integratore e derivatore. Circuiti non lineari con amplificatori operazionali. Limitatori (1 e 2 livelli e di precisione). Raddrizzatore a doppia semionda di precisione. Amplificatore logaritmico ed antilogaritmico. Comparatori. Trigger di Schmitt. Rivelatore di picco. Modulo Sample-Hold. Generatori di forme d'onda. Generatore di Onda quadra. Generatore di Impulsi. Generatore di Rampa.