Laboratorio di Elettronica Analogica

157 Pages·2013·14.07 MB·English

by  Mauro Savrie'

Laboratorio di Elettronica Analogica
Corso di Laurea in Fisica

Anno Accademico 2013-2014
Lezioni e
Esercitazioni di Laboratorio : martedì 14:30-17:30 laboratorio
: giovedì 14:30-17:30 laboratorio

Le copie delle presenti trasparenze saranno (forse) disponibili in rete all’
indirizzo: www.fe.infn.it/~savrie

Inizio lezioni: 01 Ottobre 2013
Fine lezioni: 10 Gennaio 2014
Esami:
- prova pratica: vedi calendario esami
- prova orale : vedi calendario esami

- prove parziali: non previste

5 December 2013 Savrié Mauro 1
Grandezza analogica
può assumere, con continuità, qualunque valore entro un certo
intervallo

Voltmetro analogico oscilloscopio
Di una grandezza analogica ci interessano: 1.  Ampiezza
2.  Frequenza
3.  Fase
Le grandezza analogiche si 1.  Nel dominio del tempo
possono studiare: •  Registratori
•  Oscilloscopi………
2.  Nel dominio della frequenza
•  Analizzatori d’ onda
•  Analizzatori di spettro
•  Sintetizzatori…..
5 December 2013 Savrié Mauro 2
Le grandezze analogiche possono essere di varia natura:
•  meccanica
•  termica
•  acustica ........

Per essere trattate con strumentazione elettronica devono
essere trasformate in grandezze elettriche
cicalino
microfoni
trasduttori
Trasduttore di temperatura

altoparlante
Trasduttore di angolo
Trasdutore di posizione
5 December 2013 Savrié Mauro 3
Esempi:
grandezza di ingresso trasduttore grandezza di uscita

Sonora microfono elettrica
elettrica altoparlante sonora
angolo trasd. Angolare elettrica
temperatura termometro elettrica
N.B.
i trasduttori devono rispettare la forma del segnale o al più
devono introdurre relazioni note tra il segnale di ingresso e di
uscita
Esempio:
•  Visualizzazione al C.R.O. Dell’ andamento temporale di un segnale acustico
•  Misura della velocità del suono in aria
A
5 December 2013 Savrié Mauro 4
I segnali possono essere:

• Impulsivi • Periodici
•  fotografie • Sinusoidali
• C.R.O. A memoria • Triangolari
• Onde quadre.....
1.50
1.00
T
1 0.50
1.50 0.00
0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00
1.00 -0.50
0.50 -1.00
0.00 -1.50
0 100 200 300 400 500
-0.50
-1.00
1.50
-1.50
1.00
0.50
0.00
0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00
-0.50
Caratteristiche dei segnali periodici:
-1.00

-1.50
T
• Periodo: s (frequenza: Hz) 2
• Fase:rad
1
• Valore medio T = T >T f <f
1 2 1 2
• Valore efficace f
5 December 2013 Savrié Mauro 5
T
1
( ) ( )
Valore Medio: V = V t = ∫V t dt
m
T
0
6.00 1.50
5.00
1.00
4.00 E’ una grandezza
0.50
3.00
v continua!!
m 2.00 0.00
0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00
1.00
-0.50
0.00
0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 -1.00
1
T
⎧ 1 ⎫2
Valore Efficace: V = ∫[V (t)]2 dt
⎨ ⎬
eff
T
⎩ ⎭
0
1.50
Veff 1.00
0.50
E’ una grandezza continua!!
0.00
0 100 200 300 400 500
-0.50
-1.00
-1.50
V
V = max

N.B. Per una grandezza sinusoidale vale:
eff
2
5 December 2013 Savrié Mauro 6
Valore Efficace di una grandezza variabile f :
eff
E’ quel valore continuo della grandezza in esame che produce la stessa potenza media di
quella variabile in un intervallo di tempo T (gli stessi effetti termici)
1.50
Veff 1.00
0.50
E’ una grandezza continua!!
0.00
0 100 200 300 400 500
-0.50
-1.00
-1.50
V 2 1 T v2 V 2 1 T
Potenza termica: P = RI2 = max P = ∫ dt = eff ⇒ V = ∫ v2 dt
max eff
R T R R T
0 0
N.B. Per una grandezza sinusoidale: v = V senωt
max
1 T 1 T #1−cos2ωt & 1 #V2 1 T & V
V = ∫ V2 sen2ωtdt = V2 ∫ % (dt = % max + ∫ cos2ωtdt( = max
eff max max
T T $ 2 ' T $ 2 2 ' 2
0 0 0
N.B. Per un’ onda quadra : V =V
eff max
N.B. Per un’ onda triangolare : V =V 3
eff max
5 December 2013 Savrié Mauro 7
Le grandezze alternative hanno valor medio nullo su un periodo!!
6.00
(a)
5.00
4.00
1.50
3.00 (b)
Segnali tipici di prova: 2.00 1.00
1.00 0.50

0.00 0.00
0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00
•  gradino (a) -0.50
-1.00

1.50 -1.50
(c)
•  sinusoidale (b) 1.00
0.50

0.00
0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00
•  onda quadra (c) -0.50
6.00 (d)
-1.00
4.00

-1.50
2.00
•  impulso (d) 0.00
0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00
-2.00
6.00 (e)
-4.00
5.00
•  rampa (e) 4.00 -6.00
3.00

2.00
1.00
•  dente di sega (f)
0.00
0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 1.50 (f)
1.00
0.50
0.00
0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00
-0.50
-1.00
-1.50
5 December 2013 Savrié Mauro 8
in generale tratteremo i circuiti come blocchi funzionali di tipo analogico
unidirezionale e non interagenti (caso ideale!!)
sorgente Blocco Analogico Analizz.
eccitazione risposta
Il nostro scopo sarà quello di:
•  specificare ( fase di progetto)
•  determinare ( fase di analisi )
la relazione tra eccitazione e rispostaàFunzione di Trasferimento
Esempi:
Non cambia la
•  blocco amplificatore ideale di tensione
A forma del
segnale

1 T cambia la forma
•  blocco integratore ideale V = ∫v (t)dt +C
del segnale
out in
T
0
N.B.
•  è caratterizzato dalla Funzione di Trasferimento (F.T.)

•  la F.T. È in generale un numero complesso
5 December 2013 Savrié Mauro 9
Numeri Complessi
iy
piano di Gauss z = a+ib;a,b = reali i = −1;i2 = −1
z = a+ib
proprieta':
z = a +ib z = a +ib
a
1 1 1 2 2 2
• z = z sse a = a e b = b
ib 1 2 1 2 1 2
ϕ
• z = 0 sse a = 0 e b = 0
1 1 1
x
• z = a2 +b2
1 1 1
1
b
rappresentazione trigonometrica: z = r(cosϕ+isenϕ) r = (a2 +b2)2 tgϕ = 1
1 1 1 1 a
1
b
• atg = ϕ> 0:antiorario
a
• z = r
1
complesso coniugato: z = a+ib ⇒ z* = a −ib z = z ⋅ z* ; z = z* ; argz = argz*
1 T
V = ∫ v (t)dt+C
out in
T
0
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