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
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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
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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
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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
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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