Progettazione e sviluppo di una piattaforma didattica mixed-signal

This thesis presents the design and implementation of a modular hardware platform for educational applications in mixed-signal electronics, aimed at the development and validation of analog circuits and signal acquisition and generation systems. The thesis encompasses the design and experimental validation of various electronic applications, including an audio front-end for an electret microphone, an audio output stage with active volume control and power amplification, a constant-current switching driver for RGBW LEDs, and several current source configurations for audio and electronic characterization applications. For each subsystem, theoretical analysis in both static and dynamic regimes, circuit component sizing, and performance evaluation via SPICE simulations are addressed. Particular attention is given to the comparison among theoretical, simulated, and experimental results, with the objective of creating a versatile, modular, and extensible educational platform for university laboratories in analog, digital, and mixed-signal electronics.

Questa tesi affronta la progettazione e la realizzazione di una piattaforma hardware modulare per applicazioni didattiche di elettronica mixed-signal, finalizzata allo sviluppo e alla validazione di circuiti analogici e sistemi di acquisizione e generazione di segnali. La tesi comprende la progettazione e la validazione sperimentale di differenti applicazioni elettroniche, tra cui un front-end audio per microfono a elettrete, uno stadio audio di uscita con controllo di volume attivo e amplificazione di potenza, un driver switching a corrente costante per LED RGBW e diverse configurazioni di sorgenti di corrente per applicazioni audio e di caratterizzazione elettronica. Per ciascun sottosistema vengono affrontate l’analisi teorica in regime statico e dinamico, il dimensionamento circuitale e la valutazione delle prestazioni tramite simulazioni SPICE. Particolare attenzione viene posta al confronto tra risultati teorici, simulativi e sperimentali, con l’obiettivo di realizzare una piattaforma didattica versatile, modulare ed estendibile per laboratori universitari di elettronica analogica, digitale e mixed signal.