Politecnico di Torino
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Anno Accademico 2009/10
07ATFET
Elettronica
Corso di Laurea in Ingegneria Biomedica - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Demarchi Danilo ORARIO RICEVIMENTO A2 ING-INF/01 36 24 24 0 9
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-INF/01 7.5 C - Affini o integrative Cultura scientifica, umanistica, giuridica, economica, socio-politica
Obiettivi dell'insegnamento
L'obiettivo principale dell'insegnamento Ŕ fornire le basi necessarie al fine di analizzare e progettare semplici circuiti elettronici contenenti amplificatori operazionali in condizioni di linearitÓ e non. Saranno inoltre presentate e discusse le principali caratteristiche tecniche relative a circuiti amplificatori, con particolare attenzione alla comprensione della risposta in frequenza e dei diagrammi utilizzati per rappresentarla.
Il secondo obiettivo Ŕ iniziare ad esporre gli studenti alle principali problematiche associate al prelievo di segnali biomedici, che saranno oggetto di approfondimento di insegnamenti successivi. A tal fine, per ogni argomento trattato saranno proposti esempi concernenti le pi¨ comuni applicazioni, nella strumentazione di diagnostica elettrofisiologia, dei circuiti oggetto di studio.
Infine, terzo ed ultimo obiettivo del corso Ŕ insegnare agli studenti a realizzare e caratterizzare in laboratorio semplici circuiti elettronici; in particolare, nel corso dei laboratori gli studenti realizzeranno sotto la guida dei docenti alcuni dei circuiti studiati in aula, che consentiranno, al termine del corso, di realizzare, caratterizzare e provare ad utilizzare un semplice elettrocardiografo.
Competenze attese
Al termine dell'insegnamento lo studente dovrÓ essere in grado di:
- Analizzare circuiti contenenti amplificatori operazionali in linearitÓ e non
- Dimensionare i componenti necessari alla realizzazione dei circuiti studiati
- Comprendere le caratteristiche tecniche di amplificatori e ricavarne, sulla carta o sperimentalmente, la risposta in frequenza o altri parametri di interesse
- Montare su basette per montaggi sperimentali semplici circuiti elettronici, verificarne il funzionamento e procedere alla loro caratterizzazione
Prerequisiti
Elettrotecnica.
Programma
Amplificatori operazionali in linearitÓ
- Richiami di elettrotecnica ed in particolare la risoluzione di reti contenenti generatori comandati e di reti del primo ordine
- Caratteristiche di un amplificatore
- Definizione di amplificatore operazionale e principali modelli circuitali
- Amplificatore di tensione (invertente e non invertente), di corrente, di transconduttanza e di transresistenza.
- Amplificatori differenziali: caratteristiche
- Amplificatore differenziale a quattro resistori: analisi del circuito e dimensionamento dei componenti; effetto dei componenti sul CMRR; principali limitazioni dell'amplificatore a quattro resistori.
- L'amplificatore per strumentazione: analisi del circuito e dimensionamento dei componenti. I limiti tecnologici.
Filtri attivi
- Definizione di filtro e descrizione delle maschere dei filtri passabasso, passaalto, passabanda ed eliminabanda
- Principali caratteristiche delle approssimazioni di Butterworth, Bessel e Chebyshev
- Determinazione dell'ordine di filtri di Butterworth e Chebyshev attraverso al filtro passabasso equivalente
- Funzione di trasferimento delle principali celle biquadratiche nella configurazione a reazioni multiple ricavata mediante il metodo dei nodi modificato
- Progetto di celle biquadratiche dati i parametri caratteristici
- Progetto di filtri costituiti da cascata di celle biquadratiche mediante catalogo di filtri

Amplificatori operazionali fuori linearitÓ
- La caratteristica tensione-corrente del diodo reale
- Il raddrizzatore ideale realizzato mediante amplificatori operazionali
- Amplificatori operazionali con diodi in retroazione per realizzare transcaratteristiche a spezzata
- Il comparatore di soglia con isteresi (invertente e non invertente)
Laboratori e/o esercitazioni
Sono previsti sette laboratori:
Laboratorio 1: uso della strumentazione di laboratorio e caratterizzazione del comportamento di una rete del primo ordine eccitata da segnale sinusoidale e rettangolare.
Laboratorio 2: montaggio e caratterizzazione di un amplificatore invertente a banda limitata
Laboratorio 3: montaggio e caratterizzazione di un amplificatore differenziale a quattro resistori
Laboratorio 4: montaggio e caratterizzazione di un amplificatore per strumentazione
Laboratorio 5: montaggio e caratterizzazione di un filtro passabasso realizzato mediante cella biquadratica
Laboratorio 6: parziale modifica ed integrazione dei circuiti montati nel corso dei laboratori precedenti al fine di ottenere un semplice amplificatore per elettrocardiografia, sua caratterizzazione e verifica del funzionamento 'in vivo'.
Laboratorio 7: montaggio di un comparatore di soglia con isteresi da utilizzarsi per rilevare la presenza dell'onda R
Bibliografia
Le dispense fornite dal docente coprono sostanzialmente tutto il corso.
Testi consigliati per supporto ed approfondimento:
- Circuiti per la Microelettronica, A.S. Sedra, K.C. Smith, Edizione italiana a cura di A. Ferrari, Edizioni Ingegneria 2000, Roma, 1994
- Op Amps for Everyone, Ron Mancini Editor in Chief, August 2002, Texas Instruments ' testo reso disponibile in formato elettronico a titolo gratuito da Texas Instruments
Verifica la disponibilita in biblioteca
Controlli dell'apprendimento / ModalitÓ d'esame
L'esame Ŕ svolto sotto forma di prova scritta consistente in due parti:
 una prima parte costituita da dodici domande a risposta guidata
 una seconda parte costituita da tre esercizi
Le modalitÓ di valutazione verranno presentate agli studenti e saranno pubblicate sul portale della didattica con largo anticipo rispetto al primo appello d'esame. Saranno inoltre messi a disposizione degli studenti esempi di temi d'esame proposti negli anni passati.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2009/10
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