LIMITATORI DI PRECISIONE
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- Rosina Cosentino
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1 LIMITATOI DI PECISIONE Sn crcut che lmtan la tensne d uscta al d spra al d stt d un valre, se sn lmtatr semplc, tra due valr se sn lmtatr dpp. LIMITATOI SEMPLICI Lmtazne della parte pstva della parte negatva del segnale d'uscta Il crcut d fgura lmta la tensne d'uscta a valr pstv (se s vule lmtare la parte pstva è suffcente nvertre l dd). L stud de crcut cn dd vene effettuat partend dalla determnazne delle tensn d'uscta e d'ngress che prtan n cnduzne (vver nterdcn) l dd. S suppne che gl ngress nn assrbn crrente e che sn equptenzal,. + Il dd rsulterà plarzzat drettamente quand l catd, che è cllegat al termnale d'uscta dell'amplfcatre peraznale, rsulta negatv (cn tensne rspett massa par a ) rspett all'and, cllegat all'ngress nvertente dell'amplfcatre peraznale. Tale cndzne s verfca quand la tensne d'uscta assume l valre S. Al fne d determnare la tensne d'ngress alla quale l'uscta assume l valre, s suppne l dd nterdett; n tal cndzn l crcut funzna da amplfcatre nvertente cn funzne d'uscta S S S S. Se è mnre d S, la tensne d'uscta rsulta maggre d e l dd è nterdett: l crcut s cmprta da amplfcatre nvertente cn funzne d'uscta Se è maggre d cnduzne, fssand la tensne d'uscta al valre la tensne a cap d al valre S, la tensne d'uscta rsulterebbe mnre d e l dd è scuramente n. Quand l dd è n cnduzne, ess fssa, e qund rendend cstante la crrente I che v crcla.
2 Un aument d causa un aument d I ; essend I I + I D, tale aument vene cmpensat dal dd, mantenend cstante la crrente I, e qund cstante la tensne S. La tensne d'uscta vene csì lmtata al valre S. La tensne S vene detta tensne d sgla d'ngress, quella S tensne d sgla d'uscta. assumend Se < S dd nt er det t Se > dd n cnduzne S S La relazne tra e transcaratterstca, che è l'ntersezne d due rette: è rappresentata grafcamente dalla caratterstca d'uscta e. Da essa rsulta evdente la lmtazne della tensne d'uscta al d spra del valre della tensne d sgla dd. In fgura è rprtata la caratterstca d'uscta. del 0 S S Se nel crcut s nverte l dd, vene lmtata la parte pstva della tensne d'uscta. al valre S 0 S antagg d tal lmtatr rspett all'equvalente senza amplfcatre peraznale è la pssbltà d reglare, tramte e, l'ampezza della tensne d'uscta e la cstanza della resstenza d ngress, par a.
3 Lmtazne della tensne d'uscta al d spra al d stt d un generc valre Il crcut che lmta la tensne d'uscta ad un generc valre s ttene aggungend, n sere al dd D, un dd zener n antsere, cme rprtat n fgura. La tensne a cap del ram cntenente dd cncde cn la tensne d'uscta. Il ram cn dd entra n cnduzne (s nterdce) quand la tensne raggunge l valre S +. A tale valre d tensne l dd D è n cnduzne dretta e l dd zener D è n cnduzne nversa. Al fne d determnare la tensne d'ngress alla quale l'uscta assume l valre +, s suppne l dd nterdett; n tal cndzn l crcut funzna da amplfcatre nvertente cn funzne d'uscta ( ). S S S S + Se è maggre d S, la tensne d'uscta rsulta mnre d + e l ram cn dd è nterdett: l crcut s cmprta da amplfcatre nvertente cn funzne d'uscta Se è mnre d n cnduzne, fssand la tensne d'uscta al valre S, la tensne d'uscta rsulterebbe maggre d cnduzne, ess fssa la tensne a cap d al valre + e l ram cn dd è +. Quand l ram cn dd è n +, e qund rendend cstante la crrente I che v crcla. Un aument d causa un aument d I ; essend I I + I D, tale aument vene crtcrcutat dal ram cn dd, mantenend cstante la crrente I, e qund cstante la tensne +. La tensne d'uscta vene csì lmtata al valre S +. La tensne assumend S S vene detta tensne d sgla d'ngress, quella S tensne d sgla d'uscta. Se ram cn dd n cnduzne + < S S 3
4 Se > S ram cn dd nt er det t In fgura è rprtata la caratterstca d'uscta. + 0S S Se nel crcut s nvertn dd, vene lmtata la parte negatva della tensne d'uscta valre ( + ). al ( ) + 0S S LIMITATOI DOPPI Lmtazne della tensne d'uscta tra zer e un generc valre Il crcut lmtatre che realzza tale funzne ha nella rete d retrazne un sl dd zener, cme n fgura. 4
5 Il dd zener cndurrà sa n plarzzazne dretta sa nversa. La tensne a cap del dd zener cncde cn la tensne d'uscta. Il dd zener entra n cnduzne dretta (s nterdce) quand la tensne valre S. Il dd zener entra n cnduzne nversa (s nterdce) quand la tensne valre S. raggunge l raggunge l Al fne d determnare le tensn d'ngress alle qual l'uscta assume valr e, s suppne l dd zener nterdett; n tal cndzn l crcut funzna da amplfcatre nvertente cn funzne d'uscta S S S S S S S S Se è mnre d S, la tensne d'uscta rsulterebbe maggre d e l dd zener è n cnduzne dretta, fssand la tensne d'uscta al valre. Se è cmpresa tra S e S, la tensne d'uscta rsulta cmpresa tra e, l dd zener è nterdett: l crcut s cmprta da amplfcatre nvertente cn funzne d'uscta Se è maggre d S, la tensne d'uscta rsulterebbe mnre d e l dd zener è n cnduzne nversa, fssand la tensne d'uscta al valre. assumend Se S S < dd zener n cnduze dretta Se S < < S dd zener nt er det t Se > S dd zener n cnduzne nversa S In fgura è rprtata la caratterstca d'uscta. 5
6 S S Se nel crcut s nverte l dd zener, la tensne d'uscta vene lmtata tra e. S S Lmtazne della tensne d'uscta tra due generc valr Il crcut lmtatre che realzza tale funzne ha nella rete d retrazne due dd zener n antsere, cme n fgura. La tensne a cap del ram cntenente dd cncde cn la tensne d'uscta. Il ram cn dd entra n cnduzne (s nterdce) quand la tensne raggunge valr S + e +. A tal valr d tensne un de dd è n cnduzne dretta e l'altr n S ( ) cnduzne nversa. 6
7 Al fne d determnare le tensn d'ngress alle qual l'uscta assume valr S + e +, s suppne nterdett l ram cn dd; n tal cndzn l crcut funzna S ( ) da amplfcatre nvertente cn funzne d'uscta S S S S S S S S ( + ) ( + ) Se è mnre d S, la tensne d'uscta rsulterebbe maggre d + e l ram cn dd è n cnduzne, fssand la tensne d'uscta al valre +. Se è cmpresa tra S e S, la tensne d'uscta rsulta cmpresa tra ( + ) e +, l ram cn dd è nterdett: l crcut s cmprta da amplfcatre nvertente cn funzne d'uscta Se è maggre d S, la tensne d'uscta rsulterebbe mnre d ( + ) dd è n cnduzne, fssand la tensne d'uscta al valre ( + ). e l ram cn assumend Se < S D D n n cnduzne cnduzne nversa dretta ram cn dd n cnduzne S + Se S < < S D D nt er det t nt er det t Se > S D D n n cnduzne cnduzne dretta nversa ram cn dd n cnduzne S ( + ) 7
8 In fgura è rprtata la caratterstca d'uscta. + S ( + ) S 8
9 EALIAIONE PATICA DEI CICUITI E METODOLOGIA DELLE MISUE I crcut verrann verfcat sa n cntnua sa n alternata. S utlzzerà l amplfcatre peraznale TL08 almentat cn tensn CC ±. Cme strument d msura s utlzzerann due multmetr dgtal 4½ dgt, cn resstenza d ngress d 0MΩ; un generatre d funzn e un scllscp a dppa tracca. I crcut sarann mntat su una pastra spermentale (fgura) che dspne delle almentazn, d due generatr d tensne cntnua d precsne varabl da 0 a +0, un generatre d tensne d rferment d precsne reglable da 0 a 9. Tal generatr varabl cnsentn d reglare la tensne cn una precsne del mllesm d vlt. I dd usat sn del tp N448, cè dd d cmmutazne. Per quant rguarda dd zener, s è utlzzat un dd zener cn tensne d zener d 4,7. Tal dd, cn una tensne d zener mnre d 6, nzan a entrare n cnduzne a tensn nferr a quella nmnale. La lr caratterstca I/ presenta un gncch pc accentuat e una graduale transzne dall stat d nterdzne a quell d cnduzne nversa. Tutt cò nn cnsentrà d ttenere curve caratterstche d uscta cn nette lmtazn quand la lmtazne è data dall zener n cnduzne nversa. I valr delle resstenze sn stat scelt n md da rdurre a valr bass la crrente d'uscta dell'amplfcatre peraznale. Per l cllaud e le msure su crcut c s è attenut alla seguente metdlga: lev per punt della caratterstca d trasferment e traccament del su grafc. Per l grafc s è utlzzat l prgramma Excel. lev dell'scllgramma della rspsta del crcut alla sllectazne d un segnale ad nda snusdale a valr med null e d ampezza e vsualzzazne (scansne XY) della curva caratterstca d uscta. Degl scllgramm e della caratterstca d uscta vengn rprtate le ftgrafe. Per tutt crcut s fssa l amplfcazne al valre 3, e s dmensnan le resstenze e : kΩ 00kΩ 9
10 LIMITATOI SEMPLICI Lmtatre cn dd Caratterstche del crcut: lmta l segnale d uscta al valre d sgla del dd; al d stt d tale valre amplfca l segnale d ngress d tre vlte. Prgett: dvend lmtare la parte pstva del segnale d'uscta, l'and del dd deve essere cllegat all'uscta, l catd all'ngress nvertente. La tensne d ngress alla quale nzerà la lmtazne è quella che prta l'uscta al valre, cè S S 3 0,7 0,3 3 assumend: la caratterstca d trasferment dvrà presentare una tensne d sgla d ngress S 0.3; un tratt cstante d valre 0.7 per < S ; un tratt cn pendenza cstante 3 per > S. Crcut per la verfca n cntnua In tabella sn rprtat valr delle msure effettuate. lt lt N ms calc N ms calc 7,5 0,554 0,7 0,8,457,4 5 0,538 0,7 3, ,5 0,504 0,7 3, 3,68 3,6 4 0,459 0,7 4,5 4,609 4,5 5 0,5 0,40 0,7 5,8 5,553 5,4 6 0,3 0,386 0,7 6 6, , 0,353 0,7 7, 6,760 6,6 8 0, 0,70 0,7 8,5 7,667 7, ,000 0,000 9,8 8,588 8,4 0 0,5,545, ,98 9 0
11 La caratterstca d'uscta è la seguente ms calc -8-0 Dalla caratterstca d trasferment ttenuta, s rleva che la lmtazne nza per una tensne d ngress S 0, a cu crrspnde una tensne d uscta 0,7. Dp un gncch che termna a 0,5 e 0,4, la transcaratterstca assume un andament pratcamente lneare cn una pendenza trascurable. Cnsderand punt d crdnate (0,5 ; 0,4) e (7,5 ; 0,554), la pendenza rsulta: m 0,554 0,4 7,5 + 0,5 0,34 7 0,09 ( ϕ 80,09 80 ) Per valr d maggr d S, s scelgn punt d crdnate (0,5 ;,545) e (3 ; 9,98) s ha una retta d pendenza: m 9,98 +,545 3,06 3 0,5 ( ϕ 7,9 ) Crcut per la verfca n alternata D segut vengn rprtate le ft dell scllgramma e della caratterstca d uscta cn CH a /dv e CH a /dv.
12 La tensne d lmtazne d uscta è d 0,5; l ampezza negatva è d 6,. Lmtatre cn dd e dd zener n antsere Caratterstche del crcut: lmta l segnale d uscta al valre + ; se al d stt d tale valre amplfca l segnale d ngress d tre vlte Prgett: dvend lmtare la parte pstva del segnale d uscta, l'and del dd deve essere cllegat all'uscta dell amplfcatre, l'and del dd zener all'ngress nvertente. Crcut per la verfca n cntnua La tensne d ngress alla quale nzerà la lmtazne è quella per la quale l'uscta raggunge l valre +, cè + S S ( + ) + 3 Se 0,7 e 4,7 S 4,7 + 0,7 3,8
13 assumend, la caratterstca d trasferment dvrà presentare una tensne d sgla d ngress S,8; un tratt cstante d valre + 5,4 per < S ; un tratt rettlne cn pendenza cstante d 3. In tabella sn rprtate le msure effettuate. lt lt N ms calc N ms calc 7,5 4,00 5, ,004 0, ,883 5,4 5 0, 0,637 0, ,589 5,4 6 0,5,545,5 4 3,3 5,4 7 0,8,457,4 5,8 3,4 5,4 8 3, ,7 3,97 5, 9, 3,685 3,6 7,6 3,50 4,8 0,5 4,6 4,5 8,5 3,094 4,5,8 5,5 5,4 9,4 3,033 4, 6,39 6 0,3,960 3,9 3, 6,745 6,6,,877 3,6 4,5 7,667 7,5, ,8 8,588 8,4 3 0,5,535, ,95 9 La caratterstca d'uscta è la seguente ms calc Dalla caratterstca d trasferment ttenuta, s rleva che la lmtazne nza per una tensne d ngress S 0, a cu crrspnde una tensne d uscta 0,7. Dp un gncch mlt accentuat che termna a 3 e 3,589, la transcaratterstca assume un andament pratcamente lneare cn una pendenza trascurable. Per valr d maggr d S la caratterstca ha una pendenza d 3. Crcut per la verfca n alternata 3
14 D segut vengn rprtate le ft dell scllgramma e della caratterstca d uscta cn CH a /dv e CH a /dv. La tensne d lmtazne d uscta è d 3,8; l ampezza negatva è d 6,. LIMITATOI DOPPI Lmtatre cn dd zener Caratterstche del crcut: lmta la parte pstva della tensne d uscta al valre e quella negatva al valre. Tra queste due tensn l crcut s cmprta da amplfcatre nvertente cn guadagn 3. Prgett: per ttenere la lmtazne rchesta, bsgna cllegare l'and del dd zener, nella rete d retrazne, all'uscta dell'amplfcatre peraznale, l catd all'ngress nvertente. 4
15 Le tensn alle qual vene lmtata l'uscta sn: 0,7 e 4,7 Le lmtazn s avrann per le tensn d ngress S 0,7 0,3 e S ( ) 4,7, assumend, la caratterstca d trasferment sarà cmpsta da tre rette: una retta 0,7 per < s una retta una retta 3 per s < < s 4,7 per > s In tabella sn rprtat valr rlevat spermentalmente. lt lt N ms calc N ms calc 7,5 0,706 0,7 3,5,734 4,5 5 0,693 0,7 4,907 4,7 3 0,664 0,7 5,5 3,030 4,7 4,5 0,654 0, ,5 4,7 5 0,639 0,7 7 3,5 3,03 4,7 6 0,5 0,609 0, ,68 4,7 7 0, 0,57 0, ,375 4, ,05 0, ,460 4,7 9 0,3 0,66 0,6 7 3,53 4,7 0 0,5,56,5 8 3,593 4,7 0,8,87, ,646 4,7,40 3 5
16 La caratterstca d'uscta è la seguente. 0-7,5 -,5,5 7, ms calc -4-5 Date le caratterstche del dd zener usat, la parte della caratterstca cn l dd zener n cnduzne nversa, s dscsta frtemente da quella terca. Crcut per la verfca n alternata D segut vengn rprtate le ft dell scllgramma e della caratterstca d uscta cn CH e CH a /dv. Le tensn d lmtazne dell uscta sn 0,7 e 3. La caratterstca d uscta presenta una steres, ssa passa da una lmtazne all altra nn assumend l uscta gl stess valr quand s aumenta e quand s dmnusce. 6
17 Lmtatre cn dd zener n antsere Caratterstche del crcut: lmta a valr ± ( + ). Tra tal valr l crcut s cmprta da amplfcatre nvertente cn guadagn 3. Prgett: s nserscn due dd zener n antsere nella rete d retrazne cllegandl tra l'uscta e l'ngress nvertente dell'amplfcatre peraznale. Le tensn alle qual vene lmtata l'uscta sn: ± ( + ) ± ( 4,7 + 0,7) 5,4 Le lmtazn s avrann per le tensn d ngress s S s ± [ ± ( + )] m 5,4 m,8 assumend, la caratterstca d trasferment sarà cmpsta da tre rette: 3 una retta + 5,4 per < s una retta una retta 3 per s < < s ( + ) 5,4 per > s In tabella sn rprtat valr rlevat spermentalmente. 7
18 lt lt N ms calc N ms calc 7,5 4,43 5, ,00 0, ,935 5,4 0, 0,6 0, ,653 5,4 0,5,545,5 4 3,393 5,4 3, ,5 3,7 4,5 4,5 3,38 4,5 6,,954 3,6 5 3,470 5,4 7, ,737 5,4 8 0,5,50, ,08 5,4 9 0, 0,60 0,6 8 7,5 4,39 5,4 La caratterstca d'uscta è la seguente ,5 -,5,5 7,5 - ms calc -4-6 Date le caratterstche de dd zener usat, la caratterstca s dscsta frtemente da quella terca. Crcut per la verfca n alternata 8
19 D segut vengn rprtate le ft dell scllgramma e della caratterstca d uscta cn CH e CH a /dv. Le tensn d lmtazne dell uscta sn 3,4 e 3,6. La caratterstca d uscta presenta una steres, ssa passa da una lmtazne all altra nn assumend l uscta gl stess valr quand s aumenta e quand s dmnusce. 9
LIMITATORI. Limitazione della parte positiva o della parte negativa del segnale d'uscita
LIMITATOI Sn crcut che lmtan la tensne d uscta al d spra al d stt d un valre, se sn lmtatr semplc, tra due valr se sn lmtatr dpp LIMITATOI SEMPLICI Lmtazne della parte pstva della parte negatva del segnale
Poiché gli ingressi sono equipotenziali e l'ingresso non invertente è collegato a massa, si. R = R R = A =
Amplfcatre nvertente Un amplfcatre peraznale s dce n cnfgurazne nvertente quant l segnale d ngress è applcat all ngress nvertente (-) e l segnale d uscta è sfasat d 80 rspett al segnale d ngress L schema
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MPLIFICTOE INETENTE Un amplfcatre nvertente dà n uscta un segnale prprznale a quell d'ngress ma nvertt d fase. L ngress nvertente è à massa vrtuale, nel sens che la tensne d è nulla; nltre nell ngress
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CONVERTITORI TENSIONE/CORRENTE (V/I)
CONETTO TENSONE/COENTE (/) GENEATÀ cnverttr tensne/crrente (/) sn utlzzat per ttenere n un carc una crrente prprznale alla tensne d ngress e ndpendente dal carc stess Per cnvertre una tensne n una crrente
PROGETTO E VERIFICA DI UN CONVERTITORE V/I CONN AMPLIFICATORE OPERAZIONALE CON CARICO COLLEGATO A MASSA INVERTENTE, NON INVERTENTE, DIFFERENZIALE.
POGETTO E EFCA D UN CONETTOE / CONN AMPFCATOE OPEAZONAE CON CACO COEGATO A MASSA NETENTE, NON NETENTE, DFFEENZAE. CONFGUAZONE NETENTE cham terc alr lmte per e l crcut funznerà n md lneare, ssa, fntant
ELETTRONICA APPLICATA
Unverstà degl Stud d ma Tr ergata Dpartment d ng. Elettrnca crs d ELETTONCA APPLCATA ng. Gfrè Esercz su semcnduttr e dd / ESECZO SU DOD Dat l crcut d fgura s dsegn la transcaratterstca =f( ) ndcand charamente
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IOO I PECISIONE E AIZZATOI I PECISIONE I raddrzzar ( refcar) sn crcu mpega per la rasfrmazne d segnal bdreznal n segnal undreznal. Usand, però, dd per raddrzzare segnal, s avrà l svanagg d nn per raddrzzare
Amplificatori operazionali
Amplfcatr peraznal Parte www.de.ng.unb.t/pers/mastr/ddattca.htm (ersne del -5-6) egn d funznament Il mdelle dell amplfcatre peraznale deale frnsce rsultat ald sl se la tensne d uscta dell amplfcatre peraznale
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PFC Bst nn slat Specfche: V = 180-260 V rms, f g = 50 Hz, V = 450 V, = 100 A, ΔU = 10% U, Δ = 10% del pcc d (t). Dat l lvell d ptenza puttst elevat s scegle d realzzare l Pwer Factr Crrectr cn un cnverttre
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ESECIZIO: IMITTOE DI PECISIE # Il crcut mtrat n fgura rappreenta un lmtatre d precne. S rca la trancarattertca del crcut (andament d n funzne d ), nzalmente nell pte d dd e amplfcatre peraznale deal e
Amplificatori operazionali
mplfcatr peraznal Parte www.e.ng.unb.t/pers/mastr/attca.htm (ersne el 6-5-04) mplfcatr peraznal nn eal Il cmprtament egl amplfcatr peraznal real può scstars al mell eale per ers mt D segut errann pres
ESERCIZIO: LIMITATORE DI PRECISIONE
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