Indice. VERIFICA Test Problemi svolti Problemi da svolgere 48. non solo teoria

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1 0040.indice.fm Page 9 Monday, January 16, :38 PM unità di apprendimento 11 I diodi e le loro applicazioni Sezione 11A Diodi e loro applicazioni 1 Premessa 20 2 Il diodo raddrizzatore 20 Diodo ideale e diodo reale 21 Resistenza differenziale 23 3 I circuiti raddrizzatori 25 Raddrizzatori monofase a semionda con carico resistivo 25 Raddrizzatori monofase a onda intera con carico resistivo 26 Confronto tra raddrizzatori monofase 28 Raddrizzatori trifase con carico resistivo 28 Raddrizzatori su carico ohmico-induttivo 30 4 Alimentatori con filtro capacitivo 32 Dimensionamento del filtro capacitivo 33 5 I diodi zener 37 F acciamo il punto I diodi e gli alimentatori 40 6 Altri tipi di diodi 40 Diodi LED 40 Fotodiodi 42 Diodi varicap 42 Diodi Schottky 42 7 La fisica dei diodi 43 La fisica dei semiconduttori 43 Il drogaggio 44 Correnti di diffusione e di deriva 45 La fisica della giunzione PN 45 Tensione di breakdown 46 I diodi LED 47 VERIFICA Test Problemi svolti Problemi da svolgere 48 1 L evoluzione dei diodi, 32 2 Un semplice alimentatore stabilizzato per circuiti digitali, 39 3 Un illuminatore a infrarossi per telecamere, 42 11A Approfondimenti 11A.1 Calcolo della resistenza differenziale 11A.2 Studio analitico del filtro capaitivo Schede integrative 11A.1 I diodi commerciali 11A.2 Sigle dei componenti discreti a semiconduttore 11A.3 I data sheet degli zener e dei LED 11A.4 Approfondimenti sulla fisica dei diodi 11B Teoria, test e problemi Laboratorio integrativo 11B.1 Analisi sperimentale dei circuiti limitatori, test e problemi 9

2 0040.indice.fm Page 10 Monday, January 16, :38 PM unità di apprendimento 12 I quadripoli e gli amplificatori Sezione 12A I quadripoli 1 Premessa 60 2 I generatori dipendenti 61 3 L amplificatore 62 Caratteristiche di un amplificatore 63 4 Il decibel 67 VERIFICA Test Problemi svolti Problemi da svolgere 70 Sezione 12B Retroazione negativa 1 Schema a blocchi 73 Sistemi ad anello aperto 74 Sistemi ad anello chiuso e retroazione 74 2 Amplificatori a retroazione negativa 75 Effetti della retroazione sul guadagno 75 Effetti della retroazione sui disturbi 77 Effetti della retroazione sulla distorsione 80 Altri effetti della retroazione 81 F acciamo il punto La retroazione negativa 81 VERIFICA Test Problemi svolti Problemi da svolgere 82 1 La retroazione negativa in natura, 77 12A 12B Approfondimenti 12B.1 Retroazione negativa e positiva 12B.2 Il fattore di desensibilizzazione unità di apprendimento 13 Amplificatori in centro banda Sezione 13A La polarizzazione dei BJT 1 Il transistor a giunzione bipolare e le sue curve caratteristiche 88 2 Studio della polarizzazione del BJT per via grafica 90 Verifica della polarizzazione di un BJT 91 Zona attiva 92 Saturazione e interdizione 92 F acciamo il punto Curve caratteristiche del BJT 93 3 Idealizzazione del modello statico del BJT 93 4 Studio analitico della polarizzazione in zona attiva 94 Polarizzazione a emettitore comune 95 Altri tipi di polarizzazione 95 Polarizzazione automatica 96 Polarizzazione automatica con alimentazione singola 98 Polarizzazione automatica con partitore di base 98 F acciamo il punto Studio analitico della polarizzazione La fisica del BJT 101 VERIFICA Test Problemi svolti Problemi da svolgere Le origini del transistor, 90 L amplificatore a emettitore Sezione 13B comune 1 Studio grafico dell amplificatore a emettitore comune senza il carico di uscita Considerazioni su linearità e sovrapposizione degli effetti 113 F acciamo il punto Studio grafico 114 dell amplificatore a emettitore comune 3 Circuito equivalente del BJT ai piccoli segnali 114 Il parametro h ie 116 Il parametro h re 116 Il parametro h fe 117 Il parametro h oe Studio analitico dell amplificatore a emettitore comune

3 0040.indice.fm Page 11 Monday, January 16, :38 PM F acciamo il punto Studio grafico analitico dell amplificatore a emettitore comune 122 VERIFICA Test Problemi svolti Problemi da svolgere Un level meter per sistemi audio, Un circuito che allarga il fronte stereofonico, 121 Sezione 13C L amplificatore operazionale e le sue applicazioni in campo lineare 1 L amplificatore opeazionale ideale 128 Caratteristiche dell operazionale ideale La configurazione invertente La configurazione non invertente 132 L inseguitore di tensione Il rapporto di reiezione di modo comune 145 F acciamo il punto Utilità e caratteristiche 146 del differenziale 9 Le caratteristiche elettriche degli operazionali reali 147 F acciamo il punto Confronto tra operazionali 151 ideali e operazionali reali VERIFICA Test Problemi svolti Problemi da svolgere Dal passato al presente, Preamplificatore a batteria per microfono di cellulare o cordless, Le origini del ponte di Wheatstone, Semplice impianto Home Theatre, Tensione di riferimento con buffer in uscita, 150 F acciamo il punto OP-AMP usato come amplificatore lineare Alimentazione di un amplificatore operazionale Amplificatore sommatore Amplificatore differenziale 138 F acciamo il punto Applicazioni lineari degli OP-AMP Importanza dell amplificatore differenziale A Schede integrative 13A.1 Studio analitico del funzionamento on-off del BJT 13A.2 Stabilizzazione del punto di funzionamento a riposo 13A.3 I data sheet dei transistor bipolari 13A.4 Modalità di polarizzazione delle giunzioni dei BJT 13B Approfondimento 13B.1 La retta di carico statica Scheda integrativa 13B.1 Studio grafico dell amplificatore a emettitore comune con il carico in uscita Laboratorio integrativo 13B.2 La misura dei parametri h 13C Approfondimenti 13C.1 Analisi della configurazione invertente tramite retroazione 13C.2 Analisi della configurazione non invertente tramite retroazione 13C.3 I guadagni di un amplificatore differenziale Schede integrative 13C.1 La struttura circuitale di un operazionale 13C.2 I data sheet degli operazionali 13C.3 Integrazioni sugli operazionali 13C.4 Operazionali con alimentazione singola Laboratori integrativi 13C.6 Analisi sperimentale di un circuito sommatore 13C.7 Valutazione quantitativa di un amplificatore differenziale 11

4 0040.indice.fm Page 12 Monday, January 16, :38 PM unità di apprendimento 14 Alimentatori classici Sezione 14A Stabilizzatori lineari 1 Struttura degli alimentatori 160 F acciamo il punto Alimentatori stabilizzati Fattori di stabilità degli alimentatori stabilizzati Stabilizzatori lineari con integrati Stabilizzatori lineari a operazionali 164 F acciamo il punto Circuiti stabilizzatori Stabilizzatori integrati a tre terminali 167 Regolatori a tensione di uscita fissa positiva 167 Regolatori a tensione di uscita fissa negativa 168 Regolatori a tensione di uscita variabile 169 VERIFICA Test Problemi svolti Problemi da svolgere Un alimentatore duale, Un riduttore di tensione per automobile, Alimentatore stabilizzato con uscita regolabile 7 23 V, A Approfondimenti 14A.1 Studio analitico del Darlington 14A.2 Aumentare la corrente di uno stabilizzatore integrato Schede integrative 14A.1 Stabilizzatori lineari a BJT 14A.2 Limitazione della corrente negli stabilizzatori lineari 14A.3 Stabilizzatori multimediali Laboratori integrativi 14A.1 Analisi sperimentale di uno stabilizzatore con operazionale e BJT 14A.2 Analisi sperimentale di uno stabilizzatore con integrato a tre terminali unità di apprendimento 15 Il dominio della frequenza Sezione 15A Fourier e Bode I filtri passivi 1 Teorema di Fourier 176 F acciamo il punto L analisi armonica Analisi di un circuito lineare a regime sinusoidale 180 Metodo simbolico Come ricavare la funzione di trasferimento di un circuito Poli, zeri e fattorizzazione della funzione di trasferimento Risposta in frequenza e diagrammi di Bode I diagrammi di Bode in un caso semplice: il filtro RC passa-basso 185 Modulo della funzione di trasferimento 186 Fase della funzione di trasferimento Il filtro RC passa-alto Tracciamento dei diagrammi di Bode con poli e zeri reali 190 Diagramma del modulo 190 Diagramma della fase 193 Metodi semplici per tracciare i diagrammi di Bode 194 F acciamo il punto Funzioni di trasferimento e diagrammi di Bode Filtri passivi RL del primo ordine Filtri passivi di ordine superiore al primo 198 Circuito risonante serie 198 Circuito risonante parallelo 201 Filtro RC passa-banda 202 Filtro a doppio T Il problema della stabilità 207 VERIFICA Test Problemi svolti Problemi da svolgere209 1 Bode e Fourier per valutare gli amplificatori HI-FI, Un semplice equalizzatore grafico, Misuriamo la distorsione armonica THD,

5 0040.indice.fm Page 13 Monday, January 16, :38 PM Sezione 15B La risposta in frequenza degli amplificatori 1 Premessa Frequenza di taglio inferiore: il filtro attivo passa-alto Frequenza di taglio superiore: i filtri attivi passa-basso e passa-banda Limiti in frequenza di un operazionale reale Circuiti derivatori e integratori 230 Derivatore attivo 230 Integratore attivo 232 F acciamo il punto La risposta in frequenza 234 negli amplificatori con operazionali 6 La distorsione di un amplificatore 235 Distorsione lineare 235 Distorsione non lineare 236 VERIFICA Test Problemi svolti Problemi da svolgere238 1 Un riduttore di fruscio audio, Un circuito panning a due canali, A Approfondimenti 15A.1 Fisica realizzabilità di una funzione di trasferimento 15B Schede integrative 15B.1 Determinazione della banda passante di un generico amplificatore 15B.2 Il progetto con amplificatori operazionali 15B.3 La risposta all onda quadra di un amplificatore 15C Teoria Test e problemi unità di apprendimento16 Le applicazioni non lineari degli operazionali Sezione 16A Limitatori e raddrizzatori 1 Circuiti limitatori Raddrizzatori di precisione 250 F acciamo il punto Limitatori attivi e raddrizzatori di precisione 254 VERIFICA Test Problemi svolti Problemi da svolgere Misuriamo la corrente con un voltmetro, Misuriamo la tensione efficace con un voltmetro in continua, 254 Comparatori Sezione 16B e circuiti logaritmici 1 I comparatori Comparatori con isteresi 265 F acciamo il punto I comparatori Amplificatori logaritmici e antilogaritmici 268 VERIFICA Test Problemi svolti Problemi da svolgere Un voltmetro a LED per misurare l alimentazione dei circuiti digitali, Controllo dello stato di salute della batteria di un automobile, A Scheda integrativa 16A.1 Applicazioni dei raddrizzatori di precisione 16B Scheda integrativa 16B.1 I comparatori commerciali 13

6 0040.indice.fm Page 14 Monday, January 16, :38 PM unità di apprendimento 17 Introduzione alle macchine elettriche Classificazione e parametri Sezione 17A delle macchine elettriche 1 Classificazione delle macchine elettriche Perdite e rendimento nelle macchine elettriche Dati di targa 279 VERIFICA Test Problemi svolti A unità di apprendimento 18 Elettronica di potenza Sezione 18A I BJT e i MOS 1 Pilotaggio ON-OFF di carichi di potenza con BJT e MOS 282 Particolari MOS di potenza Controllo di potenza lineare Controllo di potenza in PWM 288 F acciamo il punto Il pilotaggio di potenza 290 con il transistor VERIFICA Test Problemi svolti Problemi da svolgere 291 Sezione 18B La dissipazione termica 1 Premessa Dispositivi in funzionamento continuo Dispositivi in funzionamento impulsivo I radiatori termici 297 Caratteristiche statiche Il TRIAC Il DIAC Il GTO L innesco dei tiristori 309 Innesco di SCR e TRIAC funzionanti in AC 310 Innesco e spegnimento degli SCR funzionanti in DC 314 Innesco dei GTO 315 F acciamo il punto Tiristori Uso degli accoppiatori ottici 317 F acciamo il punto Gli accoppiatori ottici Il dimensionamento termico dei tiristori 323 VERIFICA Test Problemi svolti Problemi da svolgere I contenitori per tiristori, Realizziamo un semplice variatore di luce, 313 F acciamo il punto La dissipazione termica 302 VERIFICA Problemi svolti Problemi da svolgere 303 Sezione 18C I tiristori 1 Generalità sui tiristori Il diodo controllato 305 Sezione 18D Alimentatori a commutazione 1 Alimentatori stabilizzati a commutazione Convertitori DC/DC senza trasformatore 330 Convertitore di tipo step-down (o buck) 330 Convertitore di tipo step-up (o boost)

7 0040.indice.fm Page 15 Monday, January 16, :38 PM Convertitore di tipo inverter (o buck-boost) 337 Considerazioni per il progetto dei convertitori Regolatori switching 339 Il regolatore integrato L Il regolatore switching LM F acciamo il punto Gli alimentatori a commutazione 344 VERIFICA Test Problemi svolti Problemi da svolgere345 1 Un alimentatore stabilizzato del tipo step-down, Un alimentatore stabilizzato del tipo step-up, Un convertitore dc-dc del tipo step-up per elevare la tensione di una batteria, A Schede integrative 18A.1 I transistor di potenza 18A.2 Ulteriori note sul pilotaggio di potenza ON-OFF 18B 18C Approfondimento 18C.1 Il valore medio e il valore efficace Scheda integrativa 18C.1 Protezioni nei circuiti con tiristori 18D Scheda integrativa 18D.1 Alimentatori switching Lezioni Multimediali Sezione 13A La polarizzazione dei BJT 1 La polarizzazione del BJT La polarizzazione automatica 352 L amplificatore operazionale Sezione 13C e le sue applicazioni in lineare 1 L amplificatore operazionale ideale L operazionale usato come amplificatore 356 La configurazione invertente 356 La configurazione non invertente 357 La risposta in frequenza Sezione 15B degli amplificatori 1 La configurazione invertente senza limiti di banda Come limitare la risposta in frequenza supponendo l operazionale ideale La risposta in frequenza con un operazionale reale Il comportamento in frequenza di un amplificatore audio La valutazione della distorsione armonica in un amplificatore 368 Sezione 18C I tiristori 1 Il diodo controllato (SCR) in DC Il diodo controllato come raddrizzatore Il TRIAC e il suo funzionamento I disturbi alle radiofrequenze

8 0040.indice.fm Page 16 Monday, January 16, :38 PM Schede di Laboratorio Laboratorio 11 Scheda di laboratorio 11A.1 Uso di LabVIEW per studiare i diodi 383 Scheda di laboratorio 11A.2 Tracciamento della caratteristica di trasferimento di un diodo raddrizzatore 383 Scheda di laboratorio 11A.3 Tracciamento della curva caratteristica di un circuito raddrizzatore 385 Scheda di laboratorio 11A.4 Analisi sperimentale di un alimentatore con filtro capacitivo e raddrizzatore a semionda 386 Scheda di laboratorio 11A.5 Analisi sperimentale di un alimentatore con filtro capacitivo e raddrizzatore a ponte 389 Scheda di laboratorio 11A.6 Tracciamento della curva caratteristica di un diodo zener 390 Scheda di laboratorio 11B.1 Analisi sperimentale dei circuiti limitatori Laboratorio 13 Scheda di laboratorio 13A.1 Rilievo sperimentale delle curve caratteristiche di ingresso di un BJT 391 Scheda di laboratorio 13A.2 Rilievo sperimentale delle curve caratteristiche di uscita di un BJT 392 Scheda di laboratorio 13A.3 Analisi della polarizzazione di un BJT in zona lineare 394 Scheda di laboratorio 13B.1 Analisi sperimentale dell amplificatore a emettitore comune 395 Scheda di laboratorio 13B.2 La misura dei parametri h Scheda di laboratorio 13C.1 Uso di LabVIEW per valutare gli operazionali 397 Scheda di laboratorio 13C.2 Analisi sperimentale della configurazione invertente 398 Scheda di laboratorio 13C.3 Analisi sperimentale della configurazione non invertente 400 Scheda di laboratorio 13C.4 La misura dei parametri statici di un operazionale 401 Scheda di laboratorio 13C.5 La misura del CMRR di un amplificatore differenziale 403 Scheda di laboratorio 13C.6 Analisi sperimentale di un circuito sommatore Scheda di laboratorio 13C.7 Valutazione qualitativa di un amplificatore differenziale Laboratorio 14 Scheda di laboratorio 14A.1 Analisi sperimentale di uno stabilizzatore con operazionale e BJT Scheda di laboratorio 14A.2 Analisi sperimentale di uno stabilizzatore con integrato a tre terminali Laboratorio 15 Scheda di laboratorio 15A.1 Guida all analisi armonica tramite PC 404 Scheda di laboratorio 15A.2 Tracciamento dei diagrammi di Bode partendo dalla funzione di trasferimento 406 Scheda di laboratorio 15A.3 Analisi nel dominio del tempo e della frequenza di un RC passa-basso

9 0040.indice.fm Page 17 Monday, January 16, :38 PM Scheda di laboratorio 15B.1 Misura della risposta in frequenza di un amplificatore con OP-AMP 410 Scheda di laboratorio 15B.2 La misura del prodotto guadagno-banda di un operazionale 412 Scheda di laboratorio 15B.3 La misura dello slew rate di un operazionale 413 Laboratorio 16 Scheda di laboratorio 16A.1 Analisi sperimentale dei raddrizzatori di precisione 415 Scheda di laboratorio 16B.1 Analisi sperimentale dei comparatori senza isteresi 416 Scheda di laboratorio 16B.2 Analisi sperimentale dei comparatori con isteresi 418 Scheda di laboratorio 16B.4 Comparatore a finestra con Multisim e LabVIEW 420 Laboratorio 18 Scheda di laboratorio 18A.1 Valutazione dei fenomeni di sovratensione in commutazione su carichi induttivi 422 Scheda di laboratorio 18A.2 Regolazione di potenza in PWM 423 Scheda di laboratorio 18C.1 Analisi sperimentale dei circuiti con i tiristori 424 Scheda di laboratorio 18D.1 Progettazione e ottimizzazione di un alimentatore stabilizzato mediante l ambiente di sviluppo on line WEBENCH 425 Scheda di laboratorio 16B.3 Confronto tra comparatori senza isteresi e comparatori con isteresi 419 Bibliografia, 429 analitico,

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