Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica ELETTRONICA II. Raccolta di schemi di circuiti elettronici

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1 1 orso di Laurea in Ingegneria Elettronica ELETTONIA II accolta di schemi di circuiti elettronici Paolo Emilio Bagnoli, Giovanni Basso Simona Antoni Anno Accademico

2 2 Tra tutti i popoli che abitavano la Terra di Mezzo, i Nani erano di gran lunga i più industriosi. Essi estraevano dalle miniere di Moria gemme e metalli nobili e sapevano ricavarne oggetti preziosi di rara bellezza ed utensili di estrema efficacia e robustezza. Grazie alle loro arti magiche ed alle qualità del mithril, erano in grado di costruire spade taglienti il cui filo non si rovinava mai e corazze inattaccabili anche dai colpi del più duro acciaio. J...Tolkien, da "Il Signore degli Anelli" La presente raccolta di schemi di circuiti elettrici, elaborata inizialmente per l'insegnamento di Elettronica II del orso di Diploma Universitario in Ingegneria Elettronica, costituisce quanto è stato svolto durante le lezioni e le esercitazioni tenute in aula. ome si vede, ciascuno schema è stato volutamente presentato praticamente privo di indicazioni concernenti le espressioni delle funzioni di trasferimento e, tranne rari suggerimenti telegrafici, di testi di commento. Questo è dovuto alla necessità di valorizzare la didattica svolta in aula e soprattutto di scoraggiare un approccio puramente mnemonico nella preparazione dell'esame. Oltre a ciò, si è preferito evitare di elaborare un vero e proprio libro di testo, in quanto tale raccolta non vuole in nessun caso sostituirsi a testi di Elettronica assai più autorevoli e completi che, sebbene costosi, debbono costituire un indispensabile vademecum per il progettista elettronico durante tutta la sua carriera. Eventuali lacune occorse durante l'apprendimento della materia vanno colmate mediante la consultazione dei libri di testo o, ancor meglio, per mezzo della interazione diretta con i docenti di cui si invita caldamente ad avvalersi. L'analisi e la risoluzione degli schemi presentati presuppone, oltre alla conoscenza degli argomenti trattati nei corsi di Dispositivi Elettronici ed Elettronica I, la perfetta comprensione ed assimilazione di quei pochi strumenti e teoremi generali (Leggi di Kirchhoff, Teorema di Thevenin, Teorema di Scomposizione, principio di Sovrapposizione degli Effetti e soprattutto il principio del orto ircuito rtuale) che costituiscono gli utensili indispensabili per una agevole risoluzione dei circuiti elettronici. ATTENZIONE! Proprio al fine di mettere alla prova le capacità di analisi critica del lettore, tra gli schemi ne è stato inserito uno OMPLETAMENTE SBAGLIATO e spacciato per vero senza alcun avvertimento. Il lettore deve quindi individuarlo ed appurare la ragione per cui esso è sbagliato o irrealizzabile.

3 ircuito equivalente completo dell'amplificatore Operazionale comprensivo degli elementi di non idealità 3 ircuito per la misura dei parametri o, I1, I2, Avol, dell'amplificatore Operazionale B T1 A 1 DUT I1 2 Vu T2 Note: 1) I1= A.O. ideale, DUT= A.O. sotto misura 2) Per la misura di o si pongono T1 e T2 chiusi 3) B = 10 kohm A = 10 ohm 4) Porre attenzione al ruolo della tensione

4 4 Amplificatori invertente e non invertente Amplificatore sommatore invertente V1 V2 V3 V4 Amplificatore sommatore non-invertente V1 V2 V3 V4

5 Bilanciamento fine dell'amplificatore invertertente 5 V V- Bilanciamento grossolano per le condizioni medie statistiche dei parametri parassiti (amplificatore invertente) ondizioni : o = 0, I1 = I2 c = Bilanciamento grossolano per le condizioni medie statistiche dei parametri parassiti (amplificatore non invertente) Schema omesso. Il candidato disegni lo schema e calcoli il valore della resistenza c.

6 6 onvertitore corrente tensione (amplificatore trans-resistivo) onvertitore tensione corrente (amplificatore trans-conduttivo) per carico flottante Z onvertitore tensione corrente (amplificatore trans-conduttivo) per carico con capo a massa V 1 2 V V- e 4 b IL Z 3 V1 Nota: 2 / 1 = 4 / 3 Versione di potenza

7 Amplificatore di corrente con guadagno 7 V- e b 1 Ii Z Amplificatore di corrente a guadagno unitario Z I Nota : porre attenzione alla funzione di questo schema rispetto al semplice generatore di corrente che pilota direttamente il carico. Diodi di precisione - - alcolare la tensione di offset di questo tipo di diodo di precisione NOTA : in questo circuito le tensioni in ingresso possono essere confrontabili con o. Inoltre Avol non deve essere considerato infinito.

8 addrizzatore a singola semionda di precisione (versione semplice e migliorata) 8 Nota : in cosa consiste il miglioramento del secondo schema? addrizzatore a doppia semionda di precisione (amplificatore di valore assoluto) V1 1 - D D - Vu V2 Amplificatore Invertente a condensatori commutati

9 Amplificatore invertente a condensatori commutati limitato in banda 9 K K K K Induttanza elettronica icavare l espressione della corrente di ingresso I1 in funzione della tensione di ingresso V1. Iniziare l analisi ricavando l espressione della corrente I5.

10 10 Blocco Sfasatore puro V Vu Si ricavi e si studi la funzione di trasferimento Filtro Passa-Basso del primo ordine Filtro Passa-Basso del secondo ordine

11 Filtro Amplificatore Passa-Banda (Filtro selettivo) Vu 4 Filtro Amplificatore Elimina Banda (Filtro Notch) 2 /2 5 Vu 4 Filtro Integratore 2 1 1//2

12 Amplificatore di differenza 12 V1 Va V2 Vb omparatore Vs Vth omparatore con isteresi (Trigger di Schmit) L errore e in questo schema : Gli ingressi dell A.O. vanno invertiti Vs 2

13 Multivibratore Astabile Multivibratore Astabile Asimmetrico Multivibratore Monostabile NON retriggerabile Va 1 2

14 Multivibratore Monostabile etriggerabile 14 Vcc 1 Vs 2 Generatore di onda triangolare Vr c Vs 1 2 NOTA: porre attenzione al ruolo delle tensioni Vr e Vs Generatore di onda triangolare modulabile in frequenza INVETITOE MOS Vm 1 2 -Vm

15 Generatore di Base dei Tempi 15 MONOSTABILE NON ETIGG. VMAX Schema del circuito integrato NE555 Vcc S SOGLIA Q USITA SOGLIA /3Vcc SAIA TIGGE 1/3Vcc S Q TIGGE Integrato NE555: Montaggio in configurazione MONOSTABILE Vcc Vcc SOGLIA USITA 2/3Vcc Q SAIA TIGGE 1/3Vcc S Q

16 16 Integrato NE555: Montaggio in configurazione ASTABILE Vcc Vcc 1 SOGLIA 2/3Vcc Q D K Q Q USITA 2 1/3 Vcc S Q TIGGE SAIA Amplificatore logaritmico semplice Amplificatore logaritmico modificato 3 V Nota: porre attenzione alla tensione sulla base del transistor di destra.

17 17 Amplificatore anti-logaritmico modificato Vr 2 Vs Vu Nota: porre attenzione alla tensione sulla base del transistor di sinistra. Modulatore di onda quadra V1 V2 V1 V2 -?

18 Oscillatore a rete di sfasamento con Jfet 18 Vcc d s s (Schema base) βa = Ao / [ 1 5 a 2 j (6 a a 3 )] a = 1 / ω Oscillatore a rete di sfasamento con BJT e separatore (schema base) Vcc 3 1 d A A 4 e 2 s s Oscillatore a rete di sfasamento con operazionale 1 Schema base

19 Oscillatore a ponte di Wien 19 1 Schema base on controllo del guadagno βa = (11/2) * a / [3 a - j (1-a 2 )] a= ω Oscillatori a ponte di Wien con due tecniche di controllo del guadagno 6' V 2' 4 V-

20 20 Oscillatore in quadratura ircuiti stabilizzatori di tensione L ircuito regolatore di tensione L

21 21 Amplificatore di Potenza con carico accoppiato con trasformatore V l Vs e Amplificatore di potenza di tipo Push-Pull V l Vs V-