Elettrotecnica Ed Elettronica Milio-Moreni V G
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Elettrotecnica Ed Elettronica Milio-Moreni V G
ISTITUTO ISTRUZIONE SUPERIORE "L. EINAUDI" – ALBA ANNO SCOLASTICO 2016/2017 CLASSE 5G Disciplina: Elettronica PROGETTAZIONE DIDATTICA ANNUALE Elaborata e sottoscritta dai docenti: cognome nome Milio Davide Moreni Riccardo firma COMPETENZE FINALI C1 : Saper analizzare semplici comparatori e semplici circuiti integratori e derivatori C2 : Analizzare generatori di segnale dal punto di vista quantitativo e qualitativo C3 : Riconoscere e trattare i diversi tipi di formatori d’onda C4 : Valutare le prestazioni di un filtro passivo e di un filtro attivo C5 : Valutare le prestazioni di un S/H, di un ADC e di un DAC in un sistema di acquisizione dati C6 : Progettare e dimensionare amplificatori di potenza a componenti sia discreti sia integrati C7 : Valutare le caratteristiche dei servomotori, le varie tecniche di azionamento e i parametri dei vari dispositivi di potenza C8 : Valutare le caratteristiche dei vari tipi di modulazione e le problematiche relative alla trasmissione dei segnali MODULI M1: Generatori di segnali Sinusoidali M2: Generatori di forme d’onda M3: Filtri Attivi M4: Acquisizione ed elaborazione dei segnali M5: Amplificatori di potenza M6: Elettronica di potenza M7: Tecniche di trasmissione analogiche e digitali 1 MODULO 1 Generatori di segnali sinusoidali (Settembre) Prerequisiti / connessioni con moduli e/o unità didattiche precedenti: Concetto di segnale Concetti di base sugli amplificatori operazionali Concetti di base della reazione Competenze finali del modulo: Analizzare i generatori di segnale sinusoidali dal punto di vista quantitativo e qualitativo Dimensionare semplici generatori di segnale sinusoidale sulla base di specifiche assegnate Contenuti: Ripasso del funzionamento di un Amplificatore Operazionale ad anello aperto e ad anello chiuso delle principali configurazioni circuitali Oscillatore sinusoidale, principio di funzionamento, schema a blocchi Oscillatori per basse frequenze Oscillatori per frequenze elevate Stabilità in frequenza Oscillatori a quarzo Metodologia didattica: Lezione frontale Lezioni di laboratorio Risorse / materiali: Libro di testo Materiale multimediale Materiale di laboratorio (componentistica elettronica e strumentazione di laboratorio) Modalità / tipologie di verifica: Verifiche scritte Interrogazioni e test scritti Prove pratiche di laboratorio Attività di recupero: Recupero in itinere 2 MODULO 2 Generatori di forme d’onda (Ottobre) Prerequisiti / connessioni con moduli e/o unità didattiche precedenti: Struttura di ingresso e di uscita delle porte logiche Concetti di base sugli amplificatori operazionali e sui comparatori Concetti di base della reazione positiva e negativa Competenze finali del modulo: Analizzare generatori di forme d’onda dal punto di vista quantitativo e qualitativo Dimensionare semplici generatori di segnale sulla base di specifiche assegnate Contenuti: Multivibratori, classificazione (astabile, monostabile, bistabile, trigger di Schmitt) Generatori di rampa Transistori in commutazione Formatori d’onda ad operazionali Regolazione dell’ampiezza e del duty cycle Generatore d'onda triangolare e generatore di dente di sega Timer 555: struttura e principio di funzionamento Multivibratori astabile e monostabile con il timer 555 Metodologia didattica: Lezione frontale Lezioni di laboratorio Risorse / materiali: Libro di testo Materiale multimediale Materiale di laboratorio (componentistica elettronica e strumentazione di laboratorio) Modalità / tipologie di verifica: Verifiche scritte Interrogazioni e test scritti Prove pratiche di laboratorio Attività di recupero: Recupero in itinere 3 MODULO 3 Filtri Passi e Filtri Attivi (Novembre) Prerequisiti / connessioni con moduli e/o unità didattiche precedenti: Saper analizzare circuiti con amplificatori operazionali Saper ricavare la funzione di trasferimento di semplici circuiti con amplificatori operazionali Saper tracciare il diagramma di Bode di semplici finzioni di trasferimento Competenze finali del modulo: Valutare le prestazioni di un filtro passivo e di un filtro attivo Utilizzare filtri attivi di tipo VCVS Confrontare le prestazioni dei diversi tipi di filtro Contenuti: Concetti generali, banda passante e banda attenuata, differenza tra filtri attivi e passivi Definizione di filtro passa-basso, passa-alto, passa-banda, elimina-banda Funzione di trasferimento dei filtri reali e concetto di ordine di un filtro Tecniche di approssimazione (Butterworth, Chebyschev, Bessel) Filtri a reazione positiva semplice di Sallen-Key (VCVS) Filtri a reazione negativa multipla Filtri universali Filtri attivi integrati Metodologia didattica: Lezione frontale Lezioni di laboratorio Risorse / materiali: Libro di testo Materiale multimediale Materiale di laboratorio (componentistica elettronica e strumentazione di laboratorio) Modalità / tipologie di verifica: Verifiche scritte Interrogazioni e test scritti Prove pratiche di laboratorio Attività di recupero: Recupero in itinere 4 MODULO 4 Acquisizione ed elaborazione dei segnali (Dicembre-Gennaio) Prerequisiti / connessioni con moduli e/o unità didattiche precedenti: Analizzare semplici circuiti di amplificazione con componenti discreti e A.O. Riconoscere le caratteristiche specifiche dei circuiti analogici e digitali Valutare le prestazioni dei trasduttori Analizzare e dimensionare amplificatori e filtri Competenze finali del modulo: Valutare le prestazioni di una specifica architettura Utilizzare semplici circuiti per misurare varie grandezze fisiche Valutare le prestazioni di un circuito S/H Valutare le prestazioni di un ADC e di DAC Contenuti: Schema a blocchi di un sistema di acquisizione e distribuzione dati Riepilogo sui principali tipi di trasduttori, condizionamento del segnale, multiplazione Convertitori analogico-digitale (ADC), quantizzazione, campionamento Convertitore flash, convertitore ad approssimazioni successive, convertitore a conteggio, convertitore Sigma-Delta, principali parametri Sample and Hold, condizioni per il suo inserimento a monte e a valle dell’ADC Convertitori digitale-analogico (DAC): convertitore a resistori pesati, convertitore a scala R/2R e a scala R/2R invertita, caratteristiche e parametri Conversione frequenza-tensione e tensione-frequenza Distribuzione dati, generalità Metodologia didattica: Lezione frontale Lezioni di laboratorio Risorse / materiali: Libro di testo Materiale di laboratorio (componentistica elettronica e strumentazione di laboratorio) Modalità / tipologie di verifica: Verifiche scritte Interrogazioni e test scritti Prove pratiche di laboratorio Attività di recupero: Recupero in itinere 5 MODULO 5 Amplificatori di potenza (Febbraio-Marzo) Prerequisiti / connessioni con moduli e/o unità didattiche precedenti: Transistori in funzionamento come amplificatori Configurazione Darlington Amplificatori operazionali e Circuiti risonanti Competenze finali del modulo: Riconoscere le configurazioni degli amplificatori di potenza e valutare i principali parametri Progettare e dimensionare amplificatori di potenza a componenti sia discreti sia integrati ed eseguire i test fondamentali Contenuti: L’amplificazione di grandi segnali e le classi di funzionamento Amplificatori di potenza in classe A, in classe B in controfase (push-pull) Stadi finali ad audio frequenza ed amplificatori di potenza audio integrati Amplificatori di potenza a radiofrequenza Metodologia didattica: Lezione frontale Lezioni di laboratorio Risorse / materiali: Libro di testo Materiale multimediale Materiale di laboratorio (componentistica elettronica e strumentazione di laboratorio) Modalità / tipologie di verifica: Verifiche scritte Interrogazioni e test scritti Prove pratiche di laboratorio Attività di recupero: Recupero in itinere 6 MODULO 6 Elettronica di potenza (Aprile) Prerequisiti / connessioni con moduli e/o unità didattiche precedenti: Transitorio dell’induttanza ed effetto elettromagnatico BJT e MOS in ON-OFF Dissipazione termica Competenze finali del modulo: Valutare le caratteristiche dei servomotori, le varie tecniche di azionamento e i parametri dei vari dispositivi di potenza Valutare le caratteristiche degli alimentatori switching Contenuti: I motori in corrente continua a magneti permanenti, il motore passo-passo, ed i motori brushless Azionamenti dei motori in continua, dei motori passo-passo e dei motori brushless BJT di potenza, MOS di potenza IGBT, Tiristori e Triac Circuiti integrati per il controllo di potenza Alimentatori stabilizzati a commutazione ed i convertitori DC / DC Regolatori Switching Metodologia didattica: Lezione frontale Lezioni di laboratorio Risorse / materiali: Libro di testo Materiale multimediale Materiale di laboratorio (componentistica elettronica e strumentazione di laboratorio) Modalità / tipologie di verifica: Verifiche scritte Interrogazioni e test scritti Prove pratiche di laboratorio Attività di recupero: Recupero in itinere 7 MODULO 7 Tecniche di trasmissione analogiche e digitali (Maggio-Giugno) Prerequisiti / connessioni con moduli e/o unità didattiche precedenti: Segnale sinusoidale e formule trigonometriche Teorema di Fourier Campionamento e quantizzazione Competenze finali del modulo: Valutare le caratteristiche dei vari tipi di modulazione e le problematiche relative alla trasmissione dei segnali Scegliere ed implementare il protocollo di comunicazione per la trasmissione dati in funzione delle specifiche applicative Contenuti: Modulazioni analogiche con portante armonica ed impulsiva Modulazioni digitali con portante armonica ed impulsiva Conversione di frequenza Multiplazione e trasmissione dati Interfacce seriali Metodologia didattica: Lezione frontale Lezioni di laboratorio Risorse / materiali: Libro di testo Materiale multimediale Materiale di laboratorio (componentistica elettronica e strumentazione di laboratorio) Modalità / tipologie di verifica: Verifiche scritte Interrogazioni e test scritti Prove pratiche di laboratorio Attività di recupero: Recupero in itinere 8