DINAMO DATORE DI SET. B2x - Presentazione del gruppo di lezioni B MOTORE ELETTRONICA DI CONTROLLO. B2x - Presentazione del gruppo di lezioni B

Transcript

1 B2x - Presentazione del gruppo di lezioni B 1/8 - Dove sono gli amplificatori? n' MOTORE Cf Vm=(Vn-Vn') K DINAMO Vn' Vn-Vn' n DATORE DI SET Vn ELETTRONICA DI CONTROLLO B2x - Presentazione del gruppo di lezioni B 2/8 - Dove sono gli amplificatori? all_c sirena allarme 5 trasmettitore RF 6 vel TM_all_c dinamo tachim. 4 vel_c all set_c datore di set 2 set regolatore velocità 1 com Amp.Pot e motore 3 Cfr 27/11/ B2_dia_bis.doc rev.d Pagina 1 di 18

2 B2x - Presentazione del gruppo di lezioni B 3/8 - Dove sono gli amplificatori? Nell area ELETTRONICA DI CONTROLLO :! sicuramente nel modulo 3 per aumentare la potenza del segnale Vm ad un livello sufficiente a pilotare il motore della pompa;! sicuramente nel modulo 5 per fornire alla sirena la P elettrica corrispondente alla P acustica emessa! sicuramente nel modulo 6 per fornire all antenna la P elettrica corrispondente alla P radio emessa! eventualmente nel modulo 1 per implementare le funzioni che, in alternativa, potrebbero essere affidate al SW di un microcontrollore B2x - Presentazione del gruppo di lezioni B 4/8 - Dove sono gli amplificatori? set vel circuito integrat. 1.3 err i all circuito differenz 1.1 circuito allarme 1.6 err circuito amplific. 1.2 circuito derivat. 1.4 err p circuito sommat. 1.5 err d com 27/11/ B2_dia_bis.doc rev.d Pagina 2 di 18

3 B2x - Presentazione del gruppo di lezioni B 5/8 - Dove sono gli amplificatori? Nelle funzioni peculiari della regolazione (eventualmente)! nel modulo 1.1 per eseguire la differenza set-vel! nel modulo 1.2 per amplificare l errore! nel modulo 1.3 per integrare l errore! nel modulo 1.4 per derivare l errore! nel modulo 1.5 per sommare i 3 contributi p, i, d! nel modulo 1.6 per confrontare l errore con una soglia B2x - Presentazione del gruppo di lezioni B 6/8 Come si presentano i circuiti amplificatori negli schemi? R 3 + A V = R u =0 R i = C R 1 I i R 2 V u V i 27/11/ B2_dia_bis.doc rev.d Pagina 3 di 18

4 B2x - Presentazione del gruppo di lezioni B 7/8- Obiettivi del gruppo di lezioni B! conoscere che cosa è un amplificatore (concetti di guadagno, banda, impedenza d ingresso e d uscita, rendimento);! conoscere i tipi di amplificatore (tensione, corrente, a larga banda, accordati, filtri);! saper usare modelli di amplificatori e tener conto dei loro limiti;! saper analizzare il comportamento dinamico, in tempo e in frequenza, di circuiti con amplificatori;! conoscere altri moduli analogici (cenni)! saper rilevare caratteristiche di amplificatori con strumenti base di laboratorio;! saper confrontare i risultati ricavati da analisi, simulazioni PSPICE e misure B2x - Presentazione del gruppo di lezioni B 8/8- Organizzazione del gruppo di lezioni B 4 lezioni:! amplificatori, modelli come doppi bipoli, tipologie! comportamento in frequenza! cascate di doppi bipoli! limiti dei modelli 3 laboratori:! richiami su PSPICE,! uso degli strumenti-base su circuiti-base,! misure su amplificatori 27/11/ B2_dia_bis.doc rev.d Pagina 4 di 18

5 B2a - Presentazione della lezione B2 1/9- Obiettivi dal trasformatore all amplificatore l amplificatore è un elemento del circuito elettrico l elemento amplificatore è descritto da parametri esistono 4 modi-base per amplificare la potenza L analisi di una rete elettronica si riduce all analisi di una rete elettrica, ma si esegue con obiettivi e metodi specifici. 27/11/ B2_dia_bis.doc rev.d Pagina 5 di 18

6 B2a- conoscere l amplificatore ideale 2/9- trasformatore elettrico - schema Ricordiamo che cos è un trasformatore elettrico I Ω 10V V 2 50 spire 500 spire B2a- conoscere l amplificatore ideale 3/9 - trasformatore elettrico - calcoli e calcoliamo, nell ordine, V 2 P 2 P 1 I 1 Abbiamo utilizzato le definizioni di:! rapporto di trasformazione di tensione! resistenza elettrica e legge di Ohm! potenza elettrica! trasformatore ideale (senza perdite) 27/11/ B2_dia_bis.doc rev.d Pagina 6 di 18

7 B2a- conoscere l amplificatore ideale 4/9- trasformatore meccanico - schema Ricordiamo che cos è un trasformatore meccanico ω 1 =10rad/s ω 2 d 1 =500m C 2 d 2 =50 ω 2 /C 2 =100rad/sNm C 1 50d 5d B2a- conoscere l amplificatore ideale 5/9 - trasformatore meccanico - calcoli e calcoliamo, nell ordine, ω 2 C 2 P 2 P 1 C 1. Abbiamo utilizzato le definizioni di:! rapporto di trasformazione di velocità! resistenza meccanica (carico)! potenza meccanica! cambio di velocità ideale (senza perdite) 27/11/ B2_dia_bis.doc rev.d Pagina 7 di 18

8 B2a- conoscere l amplificatore ideale 6/9- schema a blocchi della trasformazione Che cos hanno in comune i due esempi ricordati? P 1 P 2! la potenza d uscita è uguale alla potenza d entrata! le potenze sono ottenute come prodotto di due grandezze (V*I, C*ω)! il rapporto ingresso/uscita per grandezze omogenee è costante B2a- conoscere l amplificatore ideale 7/9- conclusione sulla trasformazione Questi oggetti tecnologici, pur avendo lo scopo di fornire una tensione maggiore di quella ricevuta (o una velocità maggiore di quella ricevuta) non sono AMPLIFICATORI, ma TRASFORMATORI, poiché non hanno lo scopo di aumentare la potenza disponibile, ma semplicemente di aumentare una delle due componenti della potenza a spese dell altra. 27/11/ B2_dia_bis.doc rev.d Pagina 8 di 18

9 B2a- conoscere l amplificatore ideale 8/9- schema a blocchi dell amplificatore Lo schema più generale della funzione dell AMPLIFICATORE è il seguente P a P 1 +P a = P 2 P 1 << P 2 P a P 2 P 1 P 2 per il caso elettrico: P 1 = V 1 I 1 P 2 = V 2 V 2 /V 1 =A B2a- conoscere l amplificatore ideale 9/9- simbolo elettrico dell amplificatore I a alimentazione I 1 A V =10 V a 100 Ω V 2 V 1 =10V ingresso comune uscita 27/11/ B2_dia_bis.doc rev.d Pagina 9 di 18

10 B2b- conoscere i parametri lineari dell amplificatore reale 1/14- come si risolve il problema elettronico Se un circuito elettrico contiene amplificatori, si trasforma il problema da elettronico ad elettrotecnico. Si sostituisce al simbolo dell amplificatore il suo circuito equivalente, che contiene solo impedenze e generatori dipendenti. Esso normalmente non esplicita il circuito di alimentazione B2b- conoscere i parametri lineari dell amplificatore reale 2/14- circuito equivalente per uno specifico amplificatore I 1 10kΩ 100 Ω V 2 V 1 =10V 10 V 1 27/11/ B2_dia_bis.doc rev.d Pagina 10 di 18

11 B2b- conoscere i parametri lineari dell amplificatore reale 3/14- lettura del circuito equivalente Questo amplificatore! assorbe 10mW dal generatore d ingresso! fornisce 100W al carico! assorbe più di 100W dall alimentazione! fornisce un guadagno di tensione di 10 (20dB)! fornisce un guadagno di potenza di (40dB) B2b- conoscere i parametri lineari dell amplificatore reale 4/14- circuito equivalente dell amplificatore generico Un circuito equivalente molto diffuso è il seguente I 1 R u R i V 1 V 2 A V V 1 R C 27/11/ B2_dia_bis.doc rev.d Pagina 11 di 18

12 B2b- conoscere i parametri lineari dell amplificatore reale 5/14- circuito equivalente dell amplificatore generico Il circuito equivalente è descritto dai parametri R i R u A V Forniti i dati esterni V 1 ed R C, il circuito può essere risolto. V 1 2 /R i rappresenta la potenza assorbita dall ingresso V 2 2 /R C rappresenta la potenza ceduta al carico B2b- conoscere i parametri lineari dell amplificatore reale 6/14- circuito equivalente dell amplificatore ideale Un caso limite dei parametri si ottiene ponendo R i = ed R u =0, posizione che annulla le potenze perse all interno dell amplificatore V 1 R C A V V 1 = V 2 27/11/ B2_dia_bis.doc rev.d Pagina 12 di 18

13 B2b- conoscere i parametri lineari dell amplificatore reale 7/14- i quattro tipi di amplificatore L amplificatore visto è solo uno di quattro tipi possibili I 4 tipi si distinguono per i modi dversi con i quali! assorbono P i =0 dal generatore d ingresso! erogano tensione o corrente al carico R C, mantenendo il segnale costante al variare di R C tipo segnale ingresso per ottenere Pi = 0 occorre avere tipo segnale uscita per mantenere segnale uscita indip. da R C occorre avere tipo amplif. V 1 R i = V 2 R u = 0 V"V I 1 R i = 0 V 2 R u = 0 I"V V 1 R i = R u = V"I I 1 R i = 0 R u = I"I B2b- conoscere i parametri lineari dell amplificatore reale 8/14- particolari sui quattro tipi di amplificatore tipo amplif rapporto garantito uscita/ingresso nome del rapporto uscita/ingresso unità misura V"V V 2 /V 1 amplificazione di - tensione I"V V 2 /I 1 transimpedenza Ohm V"I /V 1 transammettenza Siemens I"I /I 1 amplificazione di corrente - L amplificatore di tensione corrisponde al tipo finora utilizzato come esempio-base 27/11/ B2_dia_bis.doc rev.d Pagina 13 di 18

14 B2b- conoscere i parametri lineari dell amplificatore reale 9/14- esempio di amplificatore con transimpedenza I"V R i =0 R u =0 V 2 /I 1 = transimpedenza I 1 =I G R 21 =1kΩ R i =10Ω R u =1Ω V 1 V 2 100Ω B2b- conoscere i parametri lineari dell amplificatore reale 10/14- circuito equivalente per la soluzione I G =I 1 I 1 1 Ω V 1 10Ω 1000I 1 100Ω V 2 27/11/ B2_dia_bis.doc rev.d Pagina 14 di 18

15 B2b- conoscere i parametri lineari dell amplificatore reale 11/14- esempio di amplificatore con transammettenza V"I R i = R u = /V 1 = transammettenza I 1 G 21 =10mS R i =1MΩ R u =1MΩ V 2 V 1 =V G 1kΩ B2b- conoscere i parametri lineari dell amplificatore reale 12/14- circuito equivalente per la soluzione I V 1 1 MΩ V 1 =V G 1MΩ 1kΩ V 2 27/11/ B2_dia_bis.doc rev.d Pagina 15 di 18

16 B2b- conoscere i parametri lineari dell amplificatore reale 13/14- esempio di amplificatore di corrente I"I R i =0 R u = /I 1 = amplificazione di corrente I 1 =I G A i =100 R i =1Ω R u =1MΩ V 1 V 2 1kΩ B2b- conoscere i parametri lineari dell amplificatore reale 14/14- circuito equivalente per la soluzione I 1 =I G V 1 1Ω 100I 1 1 MΩ 1kΩ V 2 27/11/ B2_dia_bis.doc rev.d Pagina 16 di 18

17 B2c- conoscere metodi per analisi di circuiti contenenti amplificatori 1/4- analisi di rete attiva resistiva : i dati esposti verbalmente Il segnale di un generatore di tensione sinusoidale è applicato ad un carico tramite un amplificatore di tensione. I parametri! del generatore: 10mV con resistenza interna di 5kΩ! dell amplificatore: amplificazione di tensione 1000, con resistenza d ingresso di 10kΩ e resistenza d uscita di 50Ω! del carico: 1kΩ. Prevedere la tensione ai capi del carico e le potenze dissipate dai componenti B2c- conoscere metodi per analisi di circuiti contenenti amplificatori 2/4- analisi di rete attiva resistiva : i dati esposti da schema 12V R G =5kΩ I i A V =1000 R i =10kΩ R u =50Ω V 1 V C V G =10mV generatore R C =1kΩ carico 27/11/ B2_dia_bis.doc rev.d Pagina 17 di 18

18 B2c- conoscere metodi per analisi di circuiti contenenti amplificatori 3/4- analisi di rete attiva resistiva : lo schema equivalente R G =5kΩ I 1 50Ω V 1 10kΩ 10 3 V 1 V C V G =10mV R C =1kΩ B2c- conoscere metodi per analisi di circuiti contenenti amplificatori 4/4- analisi rete attiva resistiva generale R G I 1 R u V 1 R i A V V 1 R C V C V G 27/11/ B2_dia_bis.doc rev.d Pagina 18 di 18