PERIODO:

Il corso sarà tenuto dal Dott. Giorgio Brida dell' I.N.RI.M. - Sezione Metrologia elettromagnetica e di tempo e frequenza.

Il corso è indirizzato a studenti coinvolti in attività di ricerca sperimentale e si prefigge da un lato di introdurre i rudimenti per l'analisi e il progetto di semplici circuiti elettronici a basso rumore, dall'altro di illustrare le tecniche e gli strumenti per la rivelazione di deboli segnali.

Programma

Introduzione: sistemi lineari e stazionari; fluttuazioni casuali, derive e disturbi; processi stocastici stazionari in senso lato, funzione di autocorrelazione e spettro di potenza; risposta di un sistema elettrico ad un segnale di ingresso casuale.
Meccanismi di rumore: rumore termico, rumore shot, rumore 1/f, passeggiata casuale.
Varianza e varianza a due campioni (di Allan): tempo di integrazione di una misura e numero finito di misure.
Descrizione del rumore nei bipoli: generatori equivalenti di tensione (di corrente) di rumore, rumore kT/C.
Descrizione del rumore nei doppi bipoli: impedenza di correlazione, cifra di rumore, temperatura di rumore; adattamento con trasformatore, con amplificatori in parallelo; cifra e temperatura di rumore di doppi bipoli in cascata; misura della cifra di rumore.
Amplificatori operazionali: principali configurazioni e modello equivalente di rumore.
Temperatura efficace di rumore: temperatura di antenna; Noise Equivalent Power (NEP).


Rumore nei dispositivi: transistori bipolari, ad effetto di campo, fotorivelatori. Fotorivelazione coerente e non.
Misure differenziali e bilanciate: ponte di Wheastone; amplificatori da strumentazione.
Interferenze e disturbi: disaccoppiamento, schermature e ritorni di massa; potenziali termoelettrici, resistenze di isolamento, potenziali triboelettrici.
Rivelazione di segnali: filtri (filtro RC, filtro a media mobile, filtro a mediana); correlazione (con un segnale di riferimento, con lo stesso segnale in misura ritardato, Twiss-Brown); analisi spettrale (Teorema di Nyquist, risoluzione spettrale, finestratura). Sequenze pseudocasuali.
Conversione analogico-digitale (Nyquist, sottocampionamento e aliasing, quantizzazione, errori di guadagno e offset, rumore di quantizzazione, rapporto segnale/rumore).
Tecniche di misura: medie multiple, filtri adattati, 'box-car integrator' e rivelazione sincrona.
Strumenti: contatore elettronico (incertezza di quantizzazione, interpolatore), doppio integratore.