Elettronica Analogica. Luxx Luca Carabetta

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Mauro Lupo
7 anni fa
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1 Elettronica Analogica Luxx Luca Carabetta Diodi Raddrizzatori Alimentatori Diodi Il nome sta a ricordare la struttura di questo componente, che è formato da due morsetti, anodo e katodo. La versione che interessarà i nostri studi è quella a semiconduttore. La freccia rappresentata nella simbologia del diodo indica il verso della corrente in quanto il diodo si lascia attraversare dagli elettroni solo in un verso, per l appunto quello indicato. La curva caratteristica del diodo è la seguente. Vs viene chiamata tensione di soglia e vale circa 0.7V. Dopo questa soglia, ad un minimo aumentare della tensione, la corrente aumenta in modo vertiginoso. Questo fenomeno viene chiamata polarizzazione diretta ed interessa per l appunto la parte del primo quadrante del grafico qui rappresentato. Se polariziamo inversamente il diodo(terzo quadrante), arriveremo ad un punto di Break Down(Vz), dove il diodo viene danneggiato. Se volessimo calcolare in modo esatto il punto di funzionamento di un diodo, occorrerebbe utilizzare un metodo grafico, vediamo l esempio che segue. Dato il seguente circuito, vogliamo trovare il punto di funzionamento del diodo, dovremmo su un grafico prima di tutto disegnare la curva caratteristica del componente vista prima, successivamente andremo a disegnare la retta di carico. Q sta ad indicare per l appunto il punto di funzionamento del diodo. Lo studio di circuiti svolto in questo modo risulta complesso e non è comodo, perciò in elettronica si sceglie l approssimazione, avremo quindi grafici che rappresentano la curva caratteristica di un diodo, rappresentati in maniera approssimata. Esistono principalmente tre approssimazioni.

7V, il diodo si comporterà da cortocircuito, prima di quel valore avremo un circuito aperto.

2 Nel primo caso Il diodo si comporta come un cortocircuito se la tensione è > 0, se invece la tensione è < 0, abbiamo un circuito aperto. Nel secondo caso si tiene conto della tensione di soglia, quindi dopo un certo valore, che normalmente viene indicato pari a 0.7V, il diodo si comporterà da cortocircuito, prima di quel valore avremo un circuito aperto. Il terzo modello è quello più preciso e cioè quello approssimato, tiene conto del variare della tensione ai capi del diodo al variare dell intensità di corrente che lo attraversa. Raddrizzatori Un raddrizzatore serve a rendere la corrente o la tensione relativa ad un segnale sinusoidale, unidirezionale. Tratteremo due tipologie di Raddrizzatori: Raddrizzatore ad una semionda Se la tensione in ingresso è positiva, il diodo lascierà passare corrente, sarà quindi in uno stato di ON, la tensione in uscita sarà perciò uguale alla tensione in ingresso (per approssimazione). Se la tensione in ingresso è negativa, il diodo non lascierà passare corrente, sarà quindi in uno stato di OFF, la tensione in uscità sarà perciò uguale a 0Il grafico seguente illustra proprio questo comportamento.

3 Raddrizzatore a due semionde a ponte di Graetz Il ponte di Graetz è una particolare struttura circuitale formata da quattro diodi disposti a rombo. Ogni struttura simile a questa, in elettronica, viene chiamata ponte. Se la tensione in ingresso è positiva, la corrente partirà dal +, fino a raggiungere il polo negativo del generatore, questo sta a significare che passerà per D1, poi attraverserà la resistenza, poi passando per D2 giungerà al polo negativo del generatore. Diremo quindi che quando la tensione è positiva, D1 e D2 sono ON e lasciano passare la corrente al contrario di D3, D4, instato OFF. La tensione in uscita, quella ai capi della resistenza sarà uguale alla tensione in ingresso. Quando la tensione in ingresso è negativa, la corrente passa per D3, D4 che sono ON trascurando D2, D1 OFF, la tensione in uscita sarà quindi opposta rispetto a quella in ingresso. Ricapitolando il tutto, avremo una situazione grafica del genere. Alimentatori Gli alimentatori sono dei particolari circuiti che convertono una tensione alternata in una tensione che si avvicina alla tensione continua. Il caso più semplice da trattare è l alimentatore ad una semionda e si ottiene aggiungendo un condensatore in parallelo alla resistenza, seguendo il circuito del raddrizzatore ad una semionda. Durante primo quarto di periodo di tempo, il diodo conduce, per cui avremo, sempre per approssimazione, che la tensione in ingresso sarà uguale alla tensione in uscita. Non appena la tensione in ingresso inizia a discendere, il condensatore che si era caricato, vorrebbe scaricarsi, non potendo farlo sul generatore (il diodo non lascia passare corrente), si scarica sulla resistenza.

4 Non appena Vin, che ha iniziato di nuovo a crescere, incontra Vout che stava decrescendo per effetto della scarica del condensatore, il diodo inizia a ricondurre la corrente, il condensatore perciò riprende a caricarsi; le tensione in uscita sarà uguale alla tensione in ingresso. Il grafico sintetizza ciò che è stato detto. Osserviamo la tensione sinusoidale in ingresso tratteggiata, mentre in grassetto possiamo vedere come si comporta la tensione in uscita, notiamo che la tensione assume una forma che ricorda uno scalino, in inglese viene chiamato ripple, ovvero ronzio, questo è dovuto al fatto che tutto questo si verifica in 50Hz di frequenza, udibile dall orecchio umano, ed il rumore caratteristico è proprio il ronzio. Vediamo un esempio su alimentatore a due semionde. L onda in uscita può essere approssimata, ottenendo una seconda onda, che viene chiamata, per la sua forma, a dente di sega, evidenziata in grassetto sul grafico. L alimentatore a due semionde si dimostra più efficiente rispetto all alimentatore ad una semionda, si ottiene aggiungendo una capacità in parallalelo alla resistenza, seguendo il circuito del raddrizzatore a due semionde. La maggiore efficienza del circuito è dovuta dal fatto che il tempo di scarica del condensatore viene ridotto, si ha quindi uno scalino minore e la tensione in uscita si avvicina maggiormente ad una continua Come detto in precedenza, otteniamo una tensione che non è continua ma si avvicina molto ad essa. L onda a dente di sega ha un picco massimo e un picco minimo, una tensione continua si otterrebbe considerando il valore medio tra questi due punti. Vediamo un breve esercizio.

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