u nità di a
rendimento
22
Generatori di forme d'onda
l multivibratori
1
2
3
4
l multivibratori
Astabili con operazionali
Monostabili con operazionali
Generatore di onde quadre e triangolari
D acclamo il punto
l multivibratori
con gli operazionali
5 Astabili a BJT
6 Multivibratore astabile con porte logiche
Analisi teorica del circuito
7 Multivibratore astabile con trigger di Schmitt
8 Monostabili a porte logiche
9 Lintegrato 555
Uso del 555 come monostabile
Uso del555 come astabile
D acclamo il punto
li timer 555
Gli oscillatori sinusoidali
16
16
20
21
25
26
29
30
32
32
34
35
36
38
1@;11\i[{;l Test· Problemi svolti · Problemi da svolgere 39
.. -·
1 Il principio di funzionamento
2 Gli oscillatori sinusoidali per bassa
frequenza
3 Un oscillatore di Wien
4 Oscillatore a sfasamento
5 Oscillatore in quadratura
53
53
55
56
D acclamo il punto
58
Gli oscillatori
in bassa frequenza
51
6 Oscillatori sinusoidali per alta
frequen za
59
D acclamo il punto
63
Gli oclllatori
in alta frequenza
7 Stabilità in frequenza
degli oscillatori
8 Oscillatori al quarzo
9 Astabili al quarzo
64
64
66
...
Realizziamo un generatore di funzioni , 24
Un temporizzatore per le luci delle scale, 37
22A Laboratori integrativi
22A.4 L'astabile a 8JT
22A.5 Uso dell'integrato ICL8038
Schede integrative
22A.1 L'integrato ICL8038
22A.2 l circuiti PLL
Soluzioni
228 Approfondimenti
228.1 La rete sfasatrice
228.2 Gli oscillatori a tre punti
Soluzioni
7
Indice
unità di a
rendimento
23
Acquisizione e conversione
Trasduttori e condizionamento
dei segnali parte prima
1 Nozioni di base
2 Classificazione dei trasduttori
3 l parametri caratteristici dei trasduttori
4 Scala e offset nel condizionamento
di un trasduttore analogico
5 Trasduttori di temperatura
Termoresistenze
Condizionamento del segnale
Resistori NTC e PTC
Sensori di temperatura a giunzione
semiconduttrice
Sensori di temperatura integrati
6 Trasduttori fotoelettrici
Dispositivi fotoemissivi
Cellule fotovoltaiche
Elementi fotoconduttori
7 Trasduttori estensimetrici
Celle di carico
Sensori di pressione
Generazione di forme d'onda arbitrarie
çon il microcontrollore PIC16F84A, 119
74
76
77
Conversione A/D
78
79
79
81
82
84
85
90
90
90
90
96
98
l 01
1 La distinzione da analogico a digitale
2
3
4
5
6
7
8
9
L:errore di quantizzazione come rumore
Principio di funzionamento degli ADC
Il convertitore parallelo (flash)
ADC ad approssimazioni successive
Gli ADC a integrazione
L:interfacciamento di un ADC a un sistema
a bus
Il numero effettivo dei bit di un ADC: I'ENOB
La conversione A/D e il problema
dell'acquisizione di grandezze variabili
nel tempo
Il teorema del campionamento
diShannon
L'uso del samp!e & ho/d (S&H)
D acciamo il punto
Conversione D/A
1 La distinzione fra analogico e digitale
2
3
4
5
L:errore di quantizzazione
La conversione da digitale ad analogico
l principi fisici della conversione D/A
l parametri della conversione D/A
D acciamo il punto
1DAC
6 L:interfacciamento di un DAC
a un sistema a bus
7 Le possibili architetture dei convertitori D/A
Un esempio elementare: il DAC a resistori pesati
Convertitori con rete a scala R-2R
8 Convertitore D/A National DAC0808
9 Convertitore D/A Analog Devices AD7845
Moltiplicatore a 2 quadranti
Moltiplicatore a 4 quadranti
110
111
111
112
113
115
115
116
11 6
118
120
121
122
123
11#;@11;1 Test · Problemi svolti· Problemi da svolgere 126
1
8
128
130
133
134
136
137
139
142
143
143
146
1o La modulazione Sigma-Delta
150
151
D acciamo il punto
153
Gli ADC
Sintesi globale DAC e ADC
11 Struttura complessiva di un sistema
di elaborazione e/o trasmissione
digitale di un segnale analogico:
tecniche PCM e DSP
Trasformata discreta di Fourier
12 Convertitore A/D National ADC0801
13 Convertitore A/D National ADC0816
14 Convertitore seriale multicanale a 12 bit
MAX147
15 Convertitori a doppia rampa 3 l /2 digit
ICL71 06 e ICL71 07
16 Convertitore A/D a doppia rampa CA3162
154
155
156
157
159
162
164
) l .circuito del S&H, 149
·· Un semplice voltmetro, 157
Il progetto di uno strano ADC, 166
l circuiti dei blocchi funzionali del precedente ADC, 168
t<Wi;,·.)[Cji m! il
Trasduttori e condizion~'~::to
dei
Indice
23A Approfondimenti
23A. 1 Ponte resistivo linearizzato
23A.2 Analisi dello sbilanciamento del ponte
Schede integrative
23A.1 l parametri caratteristici del trasduttori Cause di errore
23A.2 TC7 4, un trasduttore di temperatura digitale
23A.3 Il protocollo 12C
Soluzioni
238 Laboratori integrativi
238.3 Uso del convertitore AD7845
Schede integrative
238.1 Parametri per la valutazione di un DAC
238.2 La rete R-2R
Soluzioni
23C Approfondimenti
23C.1 Il registro ad approssimazioni successive
23C.2 l limiti dovuti al tempo di conversione
Laboratori integrativi
23C.4 Simulare un AOC ad approssimazioni successive
23C.5 Analisi dinamica del MAX147
u nità di a
rendimento
24
Mezzi trasmissivi
strutturato
1 Introduzione
2 Le linee di trasmissione
3 L.:analisi a costanti distribuite
4 Le caratteristiche della linea
5 Limiti per l'analisi a costanti concentrate
e a costanti distribuite
6 Linea chiusa con il carico : adattamento
e riflessione
7 Onda stazionaria
8 Linee ad alta frequenza
9 Cablaggio strutturato
10 Unità assolute e relative
Equivalente di trasmissione
186
189
190
194
197
198
D acciamo il punto
201
cavi e cablaggio
strunurato
178
178
179
182
2
3
4
La propagazione nell'atmosfera
Le anten ne
Il collegamento tra antenne
L.:antenna parabolica
D
acciamo il punto Il vuoto e le antenne
209
210
213
215
218
i@ ;li 'li @l Test • Problemi svolti • Problemi da svolgere 219
185
i@;liiW!;I Test • Problemi svolti· Problemi da svolgere 202
Il vuoto e le antenne
1 Le onde elettromagnetiche
23C.6 lnterfacciamento di un convertitore
ADC0816/ 17
23C.7 lnterfacciamento del convertitore A/D
MAX147 a un PC via porta parallela
23C.8 Un esempio di trasmissione seriale con
sincronismo di trama
Schede integrative
23C.1 Parametri per la valutazione di un ADC
23C.2 Il teorema del campionamento di Shannon
23C.3 La scelta della frequenza di campionamento e il dimensionamento del filtro antialiasing in un
sistema di conversione A/D
23C.4 Switch e multiplexer analogici
23C.5 Registri e collegamenti della porta parallela
(bidirezionale)
23C.6 La porta seriale del PC
Soluzioni
23D Teoria, test e problemi
Approfondimenti
23D.1 Analisi del convertitori V/ 1
23D.2 Analisi del convertitore VII bidirezionale
Soluzioni
206
Fibre ottiche
Introduzione
La luce
La fibra ottica
Le caratteristiche della fibra
Dispersione moda/e
Dispersione cromatica
Banda passante
Ulteriori note sulle prestazioni
delle fibre ottiche
5 l dispositivi ottici
6 Il collegamento in fibra ottica
7 l sistemi in fibra ottica
ad alta capacità
l sistemi DWDM
1
2
3
4
223
224
227
228
229
230
231
232
234
236
238
238
9
Indice
L'amplificatore ottico
Il cablaggio strutturato in fibra ottica
8
D ace iamo il punto
Fibre oniche
239
241
244
24A Schede integrative
248.1 L'antenna Yagi
24A.1 Linee ad alta frequenza: i parametri S
24A.2 Linee ad alta frequenza: il diagramma di Smith
Soluzioni
24C Scheda integrativa
Soluzioni
248 Scheda integrativa
u nità di a
rendimento
24C.1 Il laser
Soluzioni
25
4
Modulazioni
La modulazione
La modulazione d'ampiezza (AM)
Lo spettro del segnale modulato AM
La demodulazione con demodulatore
a inviluppo
La demodulazione coerente
La potenza nella modulazione d'ampiezza
Tecnica DSB-SC
Tecnica DSB-TC
La tecnica SS B
La tecnica con portanti in quadratura (QAM)
1
2
3
4
5
6
7
8
D acciamo il punto
250
252
254
255
256
257
257
258
259
260
5
6
7
8
Lo spettro del segnale modulato FM
FM a banda stretta (NBFM)
FM a banda larga (WBFM)
FM con modulante non stl?usoidale
La potenza del segnale modulato FM
La modulazione di fase (Phase
Modulation PM)
Lo spettro del segnale modulato PM
Confronto tra modulazioni
angolari FM e PM
D ace iamo il punto
Modulazioni angolari
269
269
270
272
273
274
275
275
276
i@;l!'lWf.l Test • Problemi svolti • Problemi da svolgere 277
Modulazione d'ampiezza 261
(AMI
l@;li$[11;1 Test· Problemi svolti· Problemi da svolgere 262
Modulazioni
1 Le modu lazioni angolari
2 La modulazione di frequ enza (FM)
3 Lindice di modulazione
267
267
268
25A Scheda integrativa
10
1 La trasmissione di segnali multipli
2 La multiplazione a divisione
di frequenza (FDM)
3 La gerarchia del sistema FDM
telefonico
4 Segnali multipli FDM rad io
284
286
i@;@[if;l Test
288
258 Scheda integrativa
25A.1 Principio di funzionamento dei modulatori AM
258.1 Il demodulatore di frequenza a PLL
Soluzioni
Soluzioni
282
283
Indice
unità di a
rendimento
26
Trasmissione digitale
1 l vantaggi della trasmissione digitale
290
291
293
295
297
Il segnale campionato a impulsi (PAM)
Il segnale a impulsi codificati (PCM)
t..:errore di quantizzazione
La quantizzazione logaritmica
La multiplazione a divisione
di tempo (TDM)
7 Le gerarchie di multiplazione
2
3
4
5
6
D acciamo Il punto
299
301
PCM e mulliplazlone TDM 303
i@;li\Bt{;l Test • Problemi svolti • Problemi da svolgere 304
26A Soluzioni
u nità di a
1 Le modulazioni digitali
2
3
4
5
6
7
8
La codifica multilivello
La modulazione ASK
La modulazione FSK
La modulazione PS K
La modulazione QAM
La modulazione Trellis
Parametri e prestazioni delle modulazioni digitali
D acciamo il punto
Modulazioni digitali
307
308
310
312
314
317
319
320
322
i@;li'à[lt.J Test • Problemi svolti· Problemi da svolgere 323
26B Soluzioni
rendimento
27
Prestazioni dei sistemi analogici e digitali
Il rumore negli amplificatori
1 Tipologie di rumore
2 Rumori da interferenze
3 Come contenere i disturbi da interferenze
Cavi attorcigliati
Schermatura
Banda passante
4 Rumori provenienti dall'alimentazione
Come ridurre questi disturbi
5 Rumori di tipo stocastico
Rumore dei resistori
Banda di rumore
27À Soluzioni
27B Teoria, test e problemi
Laboratorio integrativo
278 .1 La misura della distorsione armonica
Soluzioni
328
329
330
33 O
331
332
332
333
334
335
337
6 Il rumore stocastico nei quadripoli:
il caso dei transistor
Rumore short
7 Rumori negli amplificatori operazionali
8 L.:amplificatore per strumentazione
338
340
340
343
1@;]!'4[t(;l Test
346
.t.Wf~\~'@ii1!9
Il canale analogico
· :;~:·::·:.:: ·
nelle telecomunicazioni
.tWfii\-.a<Jitil!9
Il canale digitale
'r::~~:(.l:;:·
nelle telecomunicazioni
- ·-- ·
2 7C Teoria, test e problemi
Schede integrative
27C.1 ISI: condizioni di Nyquist
27C.2 Legame BER e S/ N
Laboratorio integrativo
27C.1 Creazione dei codici di linea
11
Indice
u nità di a
rendimento
28
La retroazione negativa
4 Effetti della retroazione negativa
La retroazione
1 Premessa
Le configurazioni fondamentali degli
amplificatori retroazionati
7o caso: la retroazione serie-serie
2° caso: la retroazione para/le/o-parallelo
3° caso: la retroazione serie-parallelo
4° caso: la retroazione parallelo-serie
3 Effetti della retroazione negativa sulle
resistenze di ingresso e di uscita
Resistenza di ingresso con confronto in corrente
Resistenza di ingresso con confronto in tensione
Resistenza di uscita con comando in tensione
Resistenza di uscita con comando in corrente
348
2
D acciamo il punto
349
351
352
354
356
sulla banda passante
Amplificatore con funzione di trasferimento
con un solo polo
Amplificatore con funzione di trasferimento
con uno zero nell'origine
e un polo
Amplificatore del tipo passa-banda
358
358
359
360
361
28B Teoria, test e problemi
Scheda integrativa
288.1 Tecniche di compensazione in frequenza
negli operazionali
Soluzioni
rendimento
29
unità di a
rendimento
3 O Filtri attivi
12
365
366
Retroazione e stabilità
u nità di a
Filtri
364
Realizziamo un mixer audio, 348
Lo stadio di ingresso a risposta piatta del mixer, 357
Lo stadio miscelatore e quello di uscita del mixer, 363
Lo di ingresso per testine magnetiche e il controllo
di toni del mixer, 367
Le possibili configurazioni 362
degli amplificatori
operazionali
28A Schede integrative
28A.1 Analisi degli amplificatori retroazionati
28A.2 Retroazione negativa in continua e in alternata
28A.3 La retroazione nelle applicazioni audio
Soluzioni
364
La teoria dell'informazione
----- -·· - ~
Indice
Lezioni Multimediali
376
379
1 La condizione di Barkhausen
2 L.:oscillatore di Wien
2 La demodulazione coerente
3 Analisi in frequenza dei segnali
modulato e demodulato
4 La demodulazione a inviluppo
410
411
413
Modulazione·a impulsi
codificati (PCM)
Conversione D/A
381
1 La conversione D/ A
Conversione AID
1 La conversione NO
383
384
388
391
Errore di quantizzazione
t..:errore di quantizzazione come rumore
Teoria e realtà: I'ENOB
La conversione di grandezze
variabili nel tempo
6 La digitalizzazione delle immagini
2
3
4
5
394
396
1 Modulazione a impulsi codificati (PCM)
e multiplazione TDM
Campionamento e codifica
del segnale
2 Dai bit PCM al segnale analogico
3 Il segnale multiplo a divisione di tempo
Campionamento multiplo
4 Esercitazione simulata sul codec
telefonico
Awio all'esercitazione
Raccolta dei risultati
(~~t\;i@fi!9
Cavi e cablaggio
strutturato
1 Il sistema di trasmissione
Il canale ideale
1 Le linee di trasmissione e la propagazione
dell'onda
2 La riflessione della linea
Ulteriori relazioni riguardanti l'adattamento
delle linee
1 La modulazione d'ampiezza
Anaksi nel tempo della modulazione d'ampiezza
399
403
2 La distorsione
3 Il rumore
407
408
408
(f{fj\·nmma
1 Alcune note storiche
2 t..:informazione generata da una sorgente discreta:
entropia e ridondanza
3 La capacità di un canale
Schede di Laboratorio
- --
- - · --
--
.
• Scheda di laboratorio 22A 1
L'astabile con operazionale
416
• Scheda di laboratorio 22A2
Il monostabi!e con operazionale
417
• Scheda di laboratorio 22A3
Uso del 555
418
.
.
.
.::tWih.,m•r•!4
• Scheda d1 laboratono 22A5 t w:.:,;•
Uso de/J'integrato ICL8038
.::fifiik.l!§'ir;l!g
• Scheda d1 laboratono 22A4 ~.y,y,:,;;·
L'astabile a BJT
• Scheda di laboratorio 23A l
!aratura della sonda di temperatura
con trasduttore AD590
420
• Scheda di laboratorio 23A2
Misura di temperatura con LM35 e AD590 422
13
Indice
di adattamento/disadattamento
di una linea su cavo metallico
• Scheda di laboratorio 23A.3
Termometro da O oca 750 °C
con AD590 e myDAQ
427
443
• Scheda di laboratorio 24C.1
Misura sperimentale di collegamento
in fibra ottica
• Scheda di laboratorio 23B.1
Analisi sperimentale di un OAC a resistori pesati 433
445
• Scheda di laboratorio 23B.2
Analisi sperimentale di un DAC
con rete a scala R-2R
.
.
435
• Scheda di laboratorio 25A.1
t~Wft·.ummM
Misure sperimentali di segnale AM OSB-TC
• Scheda d1 laboratorio 23B.3 \ \if:;•
Uso del convertitore AD7845
• Scheda di laboratorio 25A.2
Analisi in simulazione della modulazione OSB-SC 455
• Scheda di laboratorio 23C.1
Analisi sperimentale di un ADC di tipo flash
436
• Scheda di laboratorio 25A.3
Demodulazione di un segnale AM
mediante demodulatore a inviluppo
• Scheda di laboratorio 23C.2
Come utilizzare I'ADC di Multisim
437
Voltmetro digitale con AD CO BO l
.
Misure sperimentali su un segnale FM
prodotto da un generatore di funzioni
438
.::tW®!·.mnt'•9
• Scheda d1 laboratorio 23C.4 4,;,:.::.,:;•
.
461
• Scheda di laboratorio 25B.2
Simuliamo un ADC ad approssimazioni successive
.
458
• Scheda di laboratorio 25B.1
• Scheda di laboratorio 23C.3
.
450
Misure simulate su un segnale FM
.::sWtl·.umm•g
464
• Scheda d1 laboratorio 23C.5 4,,~,:.::;:>'
Analisi dinamica del MAX747
.
. lab oratorio
. 23C .6 ~'\W~i.HH~vl!il
• Sc h ed a d 1
>,·w::;'
.
.:)1f(;j·u!f1if1!4
La misura della distorsione armonica
lnterfacciamento di un convertitore ADCOB 76/7 7
mediante porta parallela bidirezionale
.
.
• Scheda d1 laboratorio 27B.1 4,,~'.'·' -''''
.::f/fit.umm!4
• Scheda d1 laboratorio 23C.7 \~'i'i'''
·
·
.::::y(t;j·.af1U§!!4
• Scheda d1 laboratono 27C.1 4,!!:::., ,·
.
Creazione dei codici di linea
lnterfacciamento del convertitore ADIO MAX747
a un Personal Computer via porta parallela
·
.
.::S:lfii!'.umm•4
• Scheda d1 laboratorio 23C.8 4,(,,:,;::;'
• Scheda di laboratorio 28A.1
Un esempio di trasmissione seria/e
con sincronismo di trama
Analisi degli effetti della retroazione
sulla banda passante
.
.
.:_f[~j·.m,.tH•4
• Scheda d1 laboratorio 30A.1 ~·):,'!:;'
• Scheda di laboratorio 24A.1
Misura sperimentale del ritardo
e della velocità di gruppo di una linea
su cavo metallico e della
costante dielettrica del cavo
Il progetto dei filtri attivi passa-basso
del tipo Butterworth
.
440
• Scheda di laboratorio 24A.2
Misura delle costanti di attenuazione
e di fase di una linea su cavo metallico
• Scheda di laboratorio 24A.3
Analisi simulata delle condizioni
Bibliografia, 470
14
468.
441
.
.::sww
n·mhim•4
• Scheda d1 laboratorio 30A.2 t~,:.:,7.>'
Il progetto dei filtri passa-basso con LabVIEW
.
.
.::fi{fj·.l!Hif!!#)
• Scheda d1 laboratorio 30A.3 4,,,,::.,,,.
Il progetto dei filtri passa-alto di Butterworth
• Scheda di laboratorio 30B.1
~:~~~~iliDE:tl
Verifica sperimentale del teorema di Fourier
Indice analitico, 471
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