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PORTALE DELLA DIDATTICA

Electronics

09ATFMA

A.A. 2022/23

Course Language

Italian

Course degree

1st degree and Bachelor-level of the Bologna process in Ingegneria Biomedica - Torino

Course structure
Teaching Hours
Lezioni 59
Esercitazioni in laboratorio 21
Teachers
Teacher Status SSD h.Les h.Ex h.Lab h.Tut Years teaching
Motto Ros Paolo - Corso 2   Ricercatore L240/10 ING-INF/01 21 0 42 0 1
Pirola Marco - Corso 1 Professore Ordinario ING-INF/01 59 0 11 0 12
Teaching assistant
Espandi
Context
SSD CFU Activities Area context
ING-INF/01 8 C - Affini o integrative Attività formative affini o integrative
Statistiche superamento esami
2022/23
Apprendere l’uso dei componenti e sistemi elettronici per il trattamento di segnali biologici o provenienti da sensori o trasduttori, mediante amplificazione e filtraggio di segnali con tecniche di eliminazione dei disturbi. Considerate le frequenze in gioco dei segnali in questione si farà ampio uso dell’amplificatore operazionale (OPAMP).
To understand and learn how to use electronic devices and systems typically adopted for the management of bio stimuli or of signals from sensors and transducers. Considering the involved frequencies the operational amplifier (OPAMP) will be a core element.
Lo studente alla fine del corso sa: 1. analizzare un circuito elettronico dal punto di vista della risposta in frequenza 2. determinare la risposta di un circuito elettronico a un segnale di eccitazione periodico generico 3. usare gli amplificatori operazionali per realizzare amplificatori e filtri. 4. usare amplificatore per strumentazione per l’acquisizione e il condizionamento di un segnale biologico o derivato da un sensore/trasduttore 5. scegliere le specifiche della componentistica necessarie a soddisfare le specifiche di progetto
At the end of the course studnets will know how to: 1. analyze an electronic circuit in term of frequency response 2. compute the output of a circuit with a generic periodical input signal 3. use operational amplifiers to analyze and realize circuits and amplifiers 4. use instrumentation amplifier to handle bio stimuli and interface a sensor/transducer 5. choose the specific of the active and passive components to achieve the design constraints
Conoscenze strumenti matematici dei corsi di analisi e geometria. Conoscenza della fisica dei fenomeni elettrici. Conoscenza dei teoremi della elettrotecnica e dei principi di soluzione delle reti elettriche.
Mathematical background from calculus and geometry courses. Knowledge of the physics ruling the electrical phenomena. Know how to solve an electrical circuit.
8 ore di Introduzione al corso e di richiami di elettrotecnica 20 ore di laboratorio in cui si impara ad usare gli strumenti di base (oscilloscopio, multimetro, alimentatore, generatore di segnali) e ad assemblare i circuiti mediante piastre millefori. 10 ore analisi dei circuiti con la trasformata di Fourier. Uso dei diagrammi di Bode 4 ore Introduzione alla reazione negativa: esempi e applicazioni- 10 ore uso dell’amplificatore operazionale ideale con esempi dei circuiti di base 16 ore esercizi di circuiti con OPAMP: amplificatore per strumentazione, filtri a poli complessi coniugati e celle base per la realizzazione di filtri attivi 4 ore confronto tra operazionale ideale e reale. Specifiche e letture data sheet OPAMP reale. 8 ore per soluzione di prove scritte anni scorsi e simulazione in preparazione alla prova scritta.
8 hours for the course introduction and to refresh the electrical basis. 20 hours for the labs group activities. Students will learn how to use the basic instrumentation (oscilloscope, multimeter, signal generator, power supply) and how to deploy bread board circuits. 10 hours to Fourier approach for circuit analysis. Bode diagram usage. 4 hours to introduce negative feedback concepts 10 hours to learn how to use ideal OPAMPS with example of the basic circuit 16 hours devoted to the most important OPAMP circuit: instrumentation amplifiers, complex pole filters, basic cell to realize second order filters 4 hours to present real OPAMPs and its main difference with the ideal case. The student will be taught how to read OPAMP data sheets 8 hours to solve old written tests and to simulate a written test.
Il corso prevede ore obbligatorie in laboratorio con attività di gruppo e sviluppo di relazioni di collaudo dei circuiti realizzati. I blocchi componenti un semplice sistema ECG sono realizzati: blocco di acquisizione con amplificatore per strumentazione, blocco per la reiezione dei disturbi di rete a 50 Hz e blocco passa basso. Ogni esercitazione, con durata 3 ore, prevede realizzazione, montaggio e collaudo di uno di questi blocchi. L’ultima esercitazione è focalizzata all’assemblaggio del sistema completo, mettendo in cascata i singoli blocchi, e al suo collaudo. Ogni gruppo prova il circuito nelle sue reali condizioni operative, i.e. con segnale provato prelevato da elettrodi posizionati su corpo umano. Se possibile il corso avrà attività di laboratorio in cui gli studenti svolgeranno esperienze di gruppo. Le attività di laboratorio saranno valutate in base alle relazioni di gruppo e al comportamento individuale nelle ore di laboratorio danno un contributo integrativo al voto finale (max 2 punti). Se le ore di laboratorio non potranno svolgersi gli studenti verranno dotati di materiale visivo che a riguardo di tutte le asttività di laboratorio previste e una dell'esame verterà sulla parte di laboratorio. Virtual classroom, a riguado di esercizi sulle lezioni della settimana, saranno organizzate per migliorare il feedback con gli studenti.
The course requires compulsory lab activities where the students will mount and test circuits, writing report on these activities. All blocks composing an ECG system will be realized: instrumentation amplifier based acquisition block, block for line 50 Hz rejection, and low pass filter block. All these blocks will be separately mounted and tested in a three hour lab session. Last lab will be devoted to the full ECG system assembly cascading the several blocks, and to test the complete systems. Any group have to test the system in its real operative condition, i.e., in presence of electrodes taking signal from a human body. If possible labs activities within the LED facilities of the Politecnico will be organized. The student lab activities, which will be evaluated according to the lab group reports and to the individual student attitudes, grant a maximum additional 2 points on the final exam score. If no lab activities will be possible, the students will be provided with video material covering the lab part, and part of the exam will focus on the lab part. Weekly virtual class room, on the solution of exercises on the week lessons, will be organized to increase the feedback will the student.
Sul portale sono presenti a inizio corso le slides utilizzate. Materiale aggiornato se necessario viene fornito in itinere. Sono inoltre disponibili dispense a cura del docente che coprono il programma del corso. Videolezioni su tutte le parti del corso saranno disponibili.
Copy of the slides of the course already present at the beginning of the course and possibly integrate if necessary. A booklet with material covering the course program is also available. Video material covering all the part of the course will be available.
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa;
Exam: Written test; Optional oral exam;
L’esame prevede una prova scritta a soglia. Gli studenti che ottengono a questa prova scritta una valutazione superiore a 18/30 sono in generale promossi con lo stesso voto conseguito allo scritto cui va sommato la valutazione delle attività di gruppo sviluppate in laboratorio. Il docente si riserva comunque la possibilità di procedere a un ulteriore accertamento orale. Gli studenti che hanno avuto punteggio tra 15/30 e 18/30 devono sostenere prova integrativa orale. Studenti con votazione inferiore a 15/30 devono ripetere la prova. Tutti gli studenti che hanno passato la prova scritta possono sostenere a richiesta la prova integrativa orale.
Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.
Exam: Written test; Optional oral exam;
Passing the written test is mandatory. Generally, students achieving at least a 18/30 score have completed what needed, and the final score is the same of the written test integrated with the lab score. The teacher can however ask for a further oral test. Students with score between 15/30 and 18/30 must do an additional oral test. Students with score below 15/30 must repeat the exam. All students passing the written test (score at leats 18/30) can ask for an additional oral test.
In addition to the message sent by the online system, students with disabilities or Specific Learning Disorders (SLD) are invited to directly inform the professor in charge of the course about the special arrangements for the exam that have been agreed with the Special Needs Unit. The professor has to be informed at least one week before the beginning of the examination session in order to provide students with the most suitable arrangements for each specific type of exam.
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