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Elettronica
09ATFMA
A.A. 2020/21
Lingua dell'insegnamento
Italiano
Corsi di studio
Corso di Laurea in Ingegneria Biomedica - Torino
Organizzazione dell'insegnamento
| Didattica | Ore |
|---|---|
| Lezioni | 59 |
| Esercitazioni in laboratorio | 21 |
Docenti
| Docente | Qualifica | Settore | h.Lez | h.Es | h.Lab | h.Tut | Anni incarico |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Demarchi Danilo - Corso 2 | Professore Ordinario | IINF-01/A | 59 | 0 | 0 | 0 | 11 |
| Pirola Marco - Corso 1 | Professore Ordinario | IINF-01/A | 55 | 0 | 21 | 0 | 15 |
Collaboratori
Didattica
| SSD | CFU | Attivita' formative | Ambiti disciplinari | ING-INF/01 | 8 | C - Affini o integrative | Attività formative affini o integrative |
|---|
2020/21
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 orale obbligatoria; Prova orale facoltativa; Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;
L'esame prevede una prova scritta con domande o esercizi a risposta aperta o chiusa svolta utilizzando la piattaforma Exam. Secondo l'esito della prova scritta il docente può decidere per ogni studente se procedere con una prova orale individuale o confermare l'esito della della prova scritta.
Gli studenti che hanno conseguito la sufficienza nella prova scritta possono chiedere di integrare la valutazione con una prova orale individuale.
Exam: Compulsory oral exam; Optional oral exam; Computer-based written test using the PoliTo platform;
The exam consists in a written test with questions or exercises with multiple choices or open answers carried out through the Exam environment. According to the result of the written test the teacher can decide to proceed with an additional individual oral test, or to confirm the written test score.
Students who passed the written test can ask the integration with an additional individual oral test.
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Prova orale facoltativa;
L'esame prevede una prova scritta in presenza con esercizi. Secondo l'esito della prova scritta il docente può decidere per ogni studente se procedere con una prova orale individuale in presenza se possibile o in remoto o confermare l'esito della della prova scritta.
Gli studenti che hanno conseguito la sufficienza nella prova scritta possono chiedere di integrare la valutazione con una prova orale individuale che se possibile sarà svolta in presenza oppure in remoto.
Exam: Written test; Compulsory oral exam; Optional oral exam;
The exam consists in a written test in Politecnico classroom with exercises. According to the result of the written test the teacher can decide to proceed with an additional individual oral test at the Politecnico if possible or online, or to confirm the written test score.
Students who passed the written test can ask the integration with an additional individual oral test which will be carried out possibly in presence within the Politecnico, or online.