Elettronica. Generatori di forme d onda. Andrea Mola. I.T.I.S. Cartesio. 10 maggio 2014

Transcript

1 Elettronica Generatori di forme d onda Andrea Mola I.T.I.S. Cartesio 10 maggio 2014 Andrea Mola (I.T.I.S. Cartesio) Elettronica 10 maggio / 18

2 Indice 1 Introduzione Tipi di onda 2 Onda Rettangolare Multivibratore Astabile con OP-AMP 3 Onda Impulsiva Multivibratore Monostabile con OP-AMP 4 Onda Sinusoidale Oscillatore a Ponte di Wien Oscillatore a Sfasamento Andrea Mola (I.T.I.S. Cartesio) Elettronica 10 maggio / 18

3 Introduzione Sono tutti quei circuiti elettronici con amplificatori operazionali in grado di generare sull uscita segnali con forme d onda diversa, quali: Andrea Mola (I.T.I.S. Cartesio) Elettronica 10 maggio / 18

4 Introduzione Sono tutti quei circuiti elettronici con amplificatori operazionali in grado di generare sull uscita segnali con forme d onda diversa, quali: ONDA QUADRA (DC = 50%); Andrea Mola (I.T.I.S. Cartesio) Elettronica 10 maggio / 18

5 Introduzione Sono tutti quei circuiti elettronici con amplificatori operazionali in grado di generare sull uscita segnali con forme d onda diversa, quali: ONDA QUADRA (DC = 50%); ONDA RETTANGOLARE DC 50%); Andrea Mola (I.T.I.S. Cartesio) Elettronica 10 maggio / 18

6 Introduzione Sono tutti quei circuiti elettronici con amplificatori operazionali in grado di generare sull uscita segnali con forme d onda diversa, quali: ONDA QUADRA (DC = 50%); ONDA RETTANGOLARE DC 50%); ONDA IMPULSIVA (con t breve); Andrea Mola (I.T.I.S. Cartesio) Elettronica 10 maggio / 18

7 Introduzione Sono tutti quei circuiti elettronici con amplificatori operazionali in grado di generare sull uscita segnali con forme d onda diversa, quali: ONDA QUADRA (DC = 50%); ONDA RETTANGOLARE DC 50%); ONDA IMPULSIVA (con t breve); ONDA TRIANGOLARE E DENTE DI SEGA; Andrea Mola (I.T.I.S. Cartesio) Elettronica 10 maggio / 18

8 Introduzione Sono tutti quei circuiti elettronici con amplificatori operazionali in grado di generare sull uscita segnali con forme d onda diversa, quali: ONDA QUADRA (DC = 50%); ONDA RETTANGOLARE DC 50%); ONDA IMPULSIVA (con t breve); ONDA TRIANGOLARE E DENTE DI SEGA; ONDA SINUSOIDALE. Andrea Mola (I.T.I.S. Cartesio) Elettronica 10 maggio / 18

9 Introduzione Tipi di onda Onda quadra, rettangolare e impulsiva I circuiti per per realizzare queste onde si chiamano multivibratori e si possono realizzare sia con amplificatore operazionale (OP-AMP), che con un integrato dedicato (NE555). (In questa slide tratteremo solo quelli con OP-AMP) Nel dettaglio: Multivibratore Astabile: Onda quadra e rettangolare; Multivibratore Monostabile: Onda impulsiva. Andrea Mola (I.T.I.S. Cartesio) Elettronica 10 maggio / 18

10 Introduzione Tipi di onda Onda triangolare e dente di sega Per realizzare queste onde, invece si utilizzano in retroazione un comparatore con isteresi con un integratore invertente. Andrea Mola (I.T.I.S. Cartesio) Elettronica 10 maggio / 18

11 Introduzione Tipi di onda Onda sinusoidale I circuiti in questo caso si chiamano oscillatori. Noi andremo ad analizzarne due, chiamati: Oscillatore a sfasamento; Oscillatore a ponte di Wien. Andrea Mola (I.T.I.S. Cartesio) Elettronica 10 maggio / 18

12 Indice 1 Introduzione Tipi di onda 2 Onda Rettangolare Multivibratore Astabile con OP-AMP 3 Onda Impulsiva Multivibratore Monostabile con OP-AMP 4 Onda Sinusoidale Oscillatore a Ponte di Wien Oscillatore a Sfasamento Andrea Mola (I.T.I.S. Cartesio) Elettronica 10 maggio / 18

13 Onda Rettangolare Multivibratore Astabile con OP-AMP Multivibratore Astabile con OP-AMP Andrea Mola (I.T.I.S. Cartesio) Elettronica 10 maggio / 18

14 Onda Rettangolare Multivibratore Astabile con OP-AMP Multivibratore Astabile con OP-AMP É un circuito retroazionato poisitivamente, che ha due stati entrambi instabili che si ripetono periodicamente senza la necessitá di comandi esterni. Nell istante in cui viene connessa l alimentazione, il circuito si porta spontaneamente in uno dei suoi due stati, ma con la retroazione positiva (crea instabilità) dopo un tempo prefissato porta il circuito ad assumere l altro stato, e poi di nuovo il primo e cosí via periodicamente generando una oscillazione periodica. Andrea Mola (I.T.I.S. Cartesio) Elettronica 10 maggio / 18

15 Onda Impulsiva Multivibratore Monostabile con OP-AMP Multivibratore Monostabile con OP-AMP Alto Basso Andrea Mola (I.T.I.S. Cartesio) Elettronica 10 maggio / 18

16 Onda Impulsiva Multivibratore Monostabile con OP-AMP Multivibratore Monostabile con OP-AMP É un circuito retroazionato positivamente che presenta sempre uno stato stabile ed uno stato instabile. In assenza di comandi esterni il valore assunto dall uscita V out corrisponde allo stato stabile del circuito, che può essere costante a livello alto oppure a livello basso. Quando si applica l opportunua sollecitazione all ingresso V in, il monostabile passa dallo stato stabile a quello instabile per un certo intervallo di tempo, dopo il quale ritorna allo stato stabile. La durata di tale intervallo dipende dal tempo di carica e scarica del condensatore C, e quindi dipende dalla sua capacità. Andrea Mola (I.T.I.S. Cartesio) Elettronica 10 maggio / 18

17 Onda Sinusoidale Oscillatore Si definisce oscillatore un circuito con amplificatore operazionale e retroazione poisitiva di tipo RC (da cui deriva l instabilitá), in grado di fornire in uscita un segnale sinusoidale di frequenza f 0 costante o determinata. Dove A é un blocco amplficatore e H é il blocco di retroazione positiva. Andrea Mola (I.T.I.S. Cartesio) Elettronica 10 maggio / 18

18 Onda Sinusoidale Condizioni di Barkahusen 1 AH = 1 2 AH = 0 + 2kπ Queste condizioni devono essere verificate per garantire il mantenimento dell oscillazione d uscita alla frequenza f 0 desiderata. Andrea Mola (I.T.I.S. Cartesio) Elettronica 10 maggio / 18

19 Onda Sinusoidale Oscillatore a Ponte di Wien Oscillatore a Ponte di Wien Circuito Blocco A OP-AMP non invertente A = V out V p = 1 + R 2 R 1 Blocco H(jω) Quadripolo resistivo-capacitivo H(jω) = jωrc 1 ω 2 R 2 C 2 + 3jωRC Andrea Mola (I.T.I.S. Cartesio) Elettronica 10 maggio / 18

20 Onda Sinusoidale Oscillatore a Ponte di Wien Oscillatore a Ponte di Wien Gudagno d anello AH(jω) ( AH(jω) = 1 + R ) 2 jωrc R 1 1 ω 2 R 2 C 2 + 3jωRC AH(jω) = = (Re AH(jω) ) 2 + j(im AH(jω) ) 2 ( 1 + R ) 2 ωrc R 1 (1 ω 2 R 2 C 2 ) 2 + (3jωRC) 2 [ ] (ImAH(jω) ) AH(jω) = arctg Re AH(jω) ) = 0 + π [ ] 2 arctg 3ωRC 1 ω 2 R 2 C 2 Andrea Mola (I.T.I.S. Cartesio) Elettronica 10 maggio / 18

21 Onda Sinusoidale Oscillatore a Sfasamento Oscillatore a Sfasamento Circuito Blocco A OP-AMP invertente Blocco H(jω) H(jω) = A = V out = R 1 V p R jω 3 R 3 C 3 1 6ω 2 R 2 C 2 +jωrc(5 ω 2 R 2 C 2 ) Andrea Mola (I.T.I.S. Cartesio) Elettronica 10 maggio / 18

22 Onda Sinusoidale Oscillatore a Sfasamento Oscillatore a Sfasamento Gudagno d anello AH(jω) AH(jω) = R [ 1 jω 3 R 3 C 3 ] R 1 6ω 2 R 2 C 2 + jωrc(5 ω 2 R 2 C 2 ) = jω 3 R 2 C 3 R 1 1 6ω 2 R 2 C 2 + jωrc(5 ω 2 R 2 C 2 ) AH(jω) = ω 3 R 2 C 3 R 1 (1 6ω 2 R 2 C 2 ) 2 + ω 2 R 2 C 2 (5 ω 2 R 2 C 2 ) 2 AH = π 2 arctg ωrc(5 ω2 R 2 C 2 ) 1 6ω 2 R 2 C 2 Andrea Mola (I.T.I.S. Cartesio) Elettronica 10 maggio / 18

23 Thank You! Onda Sinusoidale Oscillatore a Sfasamento andrea191@altervista.org Andrea Mola (I.T.I.S. Cartesio) Elettronica 10 maggio / 18