GUIDA ALLE ESERCITAZIONI DI ELETTRONICA DI BASE

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1 GUIDA ALLE ESERCITAZIONI DI ELETTRONICA DI BASE ELETTRONICA APPLICATA II (DU) Queste note contengono i testi di alcune esercitazioni di laboratorio proposte nel corso di Elettronica Applicata II del Diploma Universitario in Ingegneria Elettronica (Politecnico di Torino, sedi di Torino e Ivrea). Ciascuna esercitazione prevede circa 4 ore per il montaggio e l esecuzione delle misure. I montaggi e le verifiche proposte in queste note richiedono generalmente un tempo superiore; i punti non completati nelle ore di laboratorio possono essere utilizzati per esercitazioni libere. Prima di iniziare a svolgere le esercitazioni è opportuno leggere il documento Svolgimento delle esercitazioni e stesura delle relazioni (eserelxx). Indicazioni sulle modalità d uso delle basette per i montaggi senza saldature sono nel documento Uso della basette per montaggi (usobasxx). Revisioni prima stesura DDC aggiunta parte su diodi FB completata parte transistori e AO DDC portato su WRD DDC aggiunta appendice A DDC aggiunta appendice B DDC aggiunta parte ELN II DDC/RP revisione.g DDC revisione h; app A come introd. DDC rev i: tolta app B DDC aggiornamento eserc. 3 e 4 DDC/FB aggiornamento eserc. 5 e 6 DDC separazione ELN I - ELN II - relaz DDC aggiornamento eserc. ELN II DDC La raccolta di esercitazioni di Elettronica Applicata II DU è stata realizzata da: Dante Del Corso Roberto Passerone 1

2 Esercitazione II.1 Alimentatore e circuiti regolatori Avvertenze In questa esercitazione è possibile usare come sorgente di bassa tensione a 50 Hz un generatore di segnale oppure un trasformatore con il primario collegato alla rete e secondario a varie prese selezionate da un deviatore. Usando il trasformatore impostare il deviatore in modo da ottenere la tensione indicata. L oscilloscopio e il generatore di segnali hanno quasi sempre la massa collegata al morsetto di terra della rete; le masse dei due strumenti devono quindi essere considerate collegate tra di loro. Per eseguire con l oscilloscopio misure di segnali tra due punti nessuno dei quali è a massa, occorre eseguire una misura differenziale: Collegare ai punti da misurare i due canali, e combinarli con {ADD + INVERT}. Nel caso in cui la tensione a 50 Hz sia fornita dal trasformatore il secondario è isolato da massa, ed è possibile osservare direttamente la. Non è comunque possibile osservare contemporaneamente, con due soli canali, e : bisogna fare due misure indipendenti, spostando anche il morsetto di massa. II.1.1 Raddrizzatore Montare il circuito raddrizzatore a una semionda indicato nello schema, senza il condensatore. Collegare un carico = 1 KΩ. I diodi sono 1N4001 o simili (1N400x). a) Applicare come una tensione sinusoidale a 50 Hz, 15 Vpp. b) Verificare le forme d onda su e. c) Misurare la caduta di tensione sul diodo in conduzione (misura differenziale) II.1.2 Raddizzatore e filtro Inserire nel circuito raddrizzatore a semplice semionda il condensatore da 10 µf. a) Rilevare la nuova forma d onda su, e confrontarla con quella senza condensatore. b) Inserire un altro condensatore = 100 µf, e confrontare la con quella precedente. Perchè con il secondo valore di la scarica sembra lineare? c) Con = 100 µf misurare la componente continua della e il valore picco picco della ondulazione; confrontare con quanto calcolato a partire da, C e (attenzione: i condensatori elettrolitici possono avere tolleranze anche del 50 %). d) Variare la resistenza di carico in modo da ottenere correnti di uscita approssimativamente di 5 ma e di 15 ma; verificare le variazioni della, sia per la componente continua che per l ondulazione, e confrontare le misure con i valori calcolati. e) Montare il circuito raddrizzatore a doppia semionda (sempre senza ). Mantenendo la stessa dei punti precedenti, verificare la forma d onda su. Spiegare la differenza rispetto al punto b) della parte 1.1. f) Ripetere i punti a)..c) per il raddrizzatore a doppia semionda. 2

3 Segnali nel raddrizzatore a una semionda: (esercitazione , gruppo Cerri-Lamanuzzi-Lucarelli) A: tensione sinusoidale di ingresso B: corrente nel diodo (segnale ottenuto con resistenza in serie al diodo, e lettura differenziale di tensione; nell immagine la Id compare invertita) C: tensione sul condensatore ( = 47 µf, = 1 kω) Quando scorre corrente nel diodo (intervallo T1) il condensatore si carica (rampa di in salita). Quando il diodo non conduce (intervallo T2) il condensatore si scarica sul carico (rampa in discesa). Per misurare la corrente Id nel diodo conviene inserire una resistenza da 10 Ω in serie nella maglia di ingresso come indicato nello schema a lato, e rilevare la tensione su Rs. Dato che Rs ha un capo a massa, è possibile osservare contemporaneamente Id (con maggiore precisione rispetto alla misura differenziale) e. La misura richiede comunque un generatore isolato da massa oppure il trasformatore. Rs Id Verificare l andamento della corrente nel diodo al variare della capacità 3

4 Raddrizzatore a una semionda, condensatore di filtro da 20 microf, carico 1 kohm La traccia superiore rappresenta la tensione sul condensatore, quella inferiore la corrente nel diodo. Raddrizzatore a una semionda, condensatore di filtro da 100microF, carico 1 kohm Stesse scale dell immagine precedente. Notare il calo dell ondulazione e la variazione della corrente nel diodo. 4

5 Raddrizzatore a una semionda, condensatore di filtro da 20microF, carico 0,5 kohm Stesse scale dell immagine precedente. Notare l aumento dell ondulazione e della corrente nel diodo. Raddrizzatore a una semionda, condensatore di filtro da 100microF, carico 0,5 kohm Stesse scale dell immagine precedente. Notare la riduzione dell ondulazione e l aumento della corrente nel diodo. 5

6 II.1.3 Regolatore a Resistenza-Zener Aggiungere al circuito del raddrizzatore a semplice semionda con = 10 µf il regolatore con resistenza R1 = 150 Ω e zener Dz da 5 V nominali. La resistenza di carico è sempre da 1 kω. In questo punto e nei successivi applicare una tensione di Veff. a) Verificare il comportamento dello zener, e motivare le forme d onda sulla. b) Portare a 100 µf, e verificare che in questa situazione lo zener esplica correttamente la sua funzione c) Misurare la componente continua e la tensione di ondulazione in uscita. d) Determinare sperimentalmente (da misure di / ) il valore della resistenza equivalente di uscita Ru; confrontare il risultato con il calcolo teorico della Ru e) Misurare le variazioni di tensione in uscita al variare della tensione di ingresso; dalle misure di Va/ ricavare il fattore di regolazione in tensione Sv. Verificare il risultato con il calcolo teorico di Sv. (per le misure di Ru e Sv variare e del +-20% circa; le variazioni di sono motlo piccole, e occorre misurare con uno strumento digitale) R1 Va Dz Verifica della regolazione di uno stabilizzatore a R-Dz rispetto a variazioni della tensione di ingresso. Nella serie di immagini viene variata la tensione AC di ingresso al gruppo raddrizzatorefiltro. La traccia superiore corrisponde all uscita del filtro (ingresso del regolatore) La taccia inferiore è l uscita del regolatore. Il voltmetro misura la componente continua dell uscita del regolatore. Nella prima misura la tensione di ingresso è troppo bassa, e lo zener non entra in zona di regolazione. La tensione di uscita presenta le stesse variazioni di quella di ingresso. 6

7 Aumentando via via la tensione di ingresso si porta lo zener a lavorare correttamente: la tensione di uscita è praticamente una continua. In queste condizioni, con il solo oscilloscopio non è visibile nessuna variazione della tensione di uscita: occorre usare il voltmetro digitale che, grazie alla maggiore risoluzione, permette di osservare variazioni anche minime nella tensione di uscita. Misurando le componenti continue di ingresso e di uscita si può determinare il fattore di regolazione Sv. 7