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ELETTRONICA VIDEOLEZIONI
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..... Le seguenti sono tracce brevemente commentate che consentono di districarsi e selezionare i video di elettronica di proprio interesse tra quelli presenti soprattutto su youtube, canale "ingpaoloemiliozzi". .... INTRODUZIONE ALL’ELETTRONICA I bipoli (resistenze, conduttanze, generatori di tensione e di corrente), possono essere analizzati da punto di vista grafico: resistenza 3017 conduttanza 3018 generatori (di tensione e di corrente 3019). A queste analisi grafiche di base, si possono far succedere la valutazioni combinate di serie e parallelo di resistenza 3020. Formule molto utilizzate, ma che è bene conoscere come procedimento per ricavarle, sono quelle del partitore di tensione 3033 e del partitore di corrente 3034 (partizione di corrente all’ingresso di una cascata di BJT 3016) La potenza, che vive della definizione meccanica, viene poi declinata nella sua versione elettrotecnica ed alcune formule sintetiche ne portano conto: potenza disponibile 3035, TEORIA DEI CIRCUITI / ELETTROTECNICA/ FISICA II RICHIAMI UTILI Di fondamentale importanza per la comprensione dei circuiti elettronici, c’è l’applicazione del metodo delle maglie. Una sua definizione formale è più adatta ad un corso di circuiti; l’applicazione operativa del metodo potete trovarla nel video: metodo delle maglie 3014. Frequente è l’utilizzo del componente condensatore, per le temporizzazioni, per i bypass, per modellizzare comportamenti non ideali etc. La carica e la scarica viene sintetizzata attraverso una formula ricavata attraverso la risoluzione di un’equazione differenziale: 3026. Questa formula viene applicata in modo operativo: 3027. Teorema di Miller: dimostrazione della formula 3028, applicazione su una resistenza (bootstrap) 3029, applicazione su un condensatore 3030. Il teorema di Thevenin può essere applicato in diverse situazioni, esempi: 3036, . In alcuni casi, la parte del teorema riguardante il calcolo della resistenza equivalente può essere utilizzata per trovare le resistenze viste in punti particolari del circuito (Rin, Rout etc) o anche per trovare la resistenza vista ai capi di un condensatore e di conseguenza la sua resistenza equivalente 3015. significato di resistenza differenziale (14*); significato di modo comune e modo differenziale (15*) DIODO (anche zener) Il diodo è un bipolo, la cui analisi grafica sul piano (I,V) 3021, può essere il passaggio preliminare all’individuazione del suo punto di lavoro 3023. Il comportamento complessivamente non lineare (lineare a tratti) può essere messo in evidenza con segnali che, sommati alla polarizzazione, escano distorti: 3025. Altri esempi di composizione di caratteristiche statiche per l’individuazione del punto di lavoro: 3031. L'analisi di circuiti nei quali sono presenti diodi, di frequente viene effettuata andando a trovare la transcaratteristica Vin-Vout 3024, obbligati quindi ad analizzare l'entrata e l'uscita dalla zona di conduzione per un'ampia gamma di valori di tensione. In quest'ottica si presentano alcuni esempi: diodi (in numero di 3) su rami parallelo (video; testo del video); diodi (in numero di 2) con configurazione incrociata (video; testo del video); diodo zener nella funzione di regolatore di tensione (video; testo del video) AMPLIFICATORE OPERAZIONALE L'analisi di circuiti contenenti amplificatori operazionali può essere fatta considerandoli ideali oppure facendo cadere in modo selettivo le ipotesi di idealità e andando a vedere come questo impatta il resto del circuito. Se si considera non ideale la amplificazione differenziale allora la tensione differenziale di ingresso non potrà più essere ritenuta circa nulla (209*); nello stessso video si analizza poi come la presenza della limitazione di SlewRate influenzi il minimo periodo che un onda triangolare in ingresso dovrebbere avere per non subire la limitazione. Se i segnali di ingresso sono più di uno si può applicare il principio della sovrapposizione degli effetti per analizzare la Vout (210*), nello stesso video il segnale di uscita viene rielaborato alla luce di uno SR limitante le possibili escursioni ed infine vengono calcolate le resistenze che i generatori di ingresso vedono guardando il restante circuito. Calcolo della Rin al terminale non inverntente avendo come non idealità una Ad finita e la presenza di resistenze differenziali e di modo comune non ideali (211). Se l'operazionale è ideale, ma la rete di reazione è "complessa" occorre impostare delle equazioni nodo che permettano di calcolare la Vout (212*). Considerando la presenza di un offset di tensione e di una corrente di ingresso non nulla ai terminali di ingresso, quanto vale l'uscita senza segnale di ingresso? (213*) AMPLIFICATORI REALIZZATI CON BJT, MOSFET, AMPLIFICATORI OPERAZIONALI etc Cos’è un carico attivo e come ci si lavora, circuitalmente e graficamente: 3022 Alcune configurazione base che realizzano funzioni di amplificazione, andrebbero conosciute anche nei risultati, oltre che nei procedimenti. Tra queste: emettitore comune: Rin, Rout, Av, Ai emettitore comune degenere: Rin, Rout, Av, Ai base comune: Rin 3015, Rout, Av, Ai collettore comune: Rin, Rout 3015, Av, Ai source comune: Rin, Rout, Av, Ai source comune degenere: Rin, Rout, Av, Ai gate comune: Rin, Rout, Av, Ai drain comune: Rin, Rout, Av, Ai (partizione di corrente all’ingresso di una cascata di BJT 3016) Combinando celle di amplificazione singole si possono ottenere dispositivi migliori rispetto ai parametri che le caratterizzano (Rin, Rout, Av, Ai, figura di rumore, banda passante etc): drain comune-amplificatore operazionale in configurazione invertente 3032 (analisi qualitativa) CELLA DIFFERENZIALE - La cella differenziale analizzata in polarizzazione (7*) e poi per aumentarne l'intervallo di linearità nel funzionamento da amplificatore (8*). (Argomenti propedeutici: metodo maglie e nodi (); significato di resistenza differenziale (14*); significato di modo comune e modo differenziale (15*) - La cella differenziale: analisi per piccolo segnale differenziale (9*) e per piccolo segnale di modo comune (10*) DIAGRAMMA DI BODE - L'asse logaritmico (12*) è ampiamente utilizzato nell'analisi dei circuiti attraverso i diagrammi di bode dei moduli. Sia per quanto riguarda la contrazione degli intervalli di frequenza rappresentati sulle ascisse, sia per quella riguardante ad esempio l'amplificazione rappresentata sulle ordinate (in questo caso in dB). E' necessario saper individuare su un diagramma di bode quale funzione matematica effettua il blocco in esame e su quali frequenze, ad esempo se è un filtro, un amplificatore, un derivatore o un integratore o se è tutto questo simultaneamente, ma per contenuti armonici differenti del segnale di ingresso (13*). Avendo, inoltre, la necessità di analizzare un diagramma di bode per stabilire quale elaborazione stia avvenendo su un segnale di ingresso, è indispensabile saperli disegnare a partire da una funzione di trasferimento (11*): il disegno è la composizione (somma in dB) di singoli blocchi, rappresentanti ognuno uno zero, un polo o una costante, magari rappresentati dalla forma asintotica (quindi semplificata) del corrispondente diagramma reale. DIAGRAMMA DI NYQUIST Redazione del diagramma di Nyquist, fatta attraverso il calcolo di 4, 5 punti e presumendone la successiva interpolazione: 3012. Se già si avesse confidenza con i conti che portano alla stesura del diagramma, si può, se le finalità progettuali lo consentono, presumere l’andamento dei diagrammi in modo approssimato: 3013. (per 1 2 3 poli). STABILITA’ DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI Criterio di stabilità di Nyquist: 3009. Criterio di stabilità di Bode: 3010 La stabilità degli amplificatori reazionati può essere verificata attraverso l’analisi della funzione guadagno di anello. La prima parte della lezione è costituita da una mappa concettuale, che in modo sintetico e visivo, possa giustificare il percorso scelto per la successiva spiegazione: mappa concettuale apertura (01/06 3003). Redazione dei diagrammi di nyquist di funzioni ad 1 e 2 poli: link (02/06 3004). Redazione del diagramma di Bode e di Nyquist di una funzione di trasferimento a 3 poli, con verifica di stabilità: link (03/06 3005). Parallelo tra il diagramma di bode e di Nyquist di una funzione ad un polo: link (04/06 3006). Se la reazione fosse positiva, allora potremmo avere instabilità anche con funzioni “guadagno di anello” ad 1 o 2 poli: link (05/06 3007). A chiusura della lezione, un commento del percorso seguito sulla mappa concettuale (06/06 3008). I margini di stabilità possono essere letti sia sul diagramma di Bode che di Nyquist, nel video seguente si effettua questa rilevazione in parallelo: 3011.
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