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sezione_1c [2017/10/29 15:24] – [Extra] adminsezione_1c [2017/11/17 09:41] – [Il segnale sinusoidale] admin
Linea 74: Linea 74:
 dove: dove:
   * //v(t)// indica la tensione che cambia un funzione del tempo (spesso scriveremo solo //v// perché il carattere minuscolo implica la dipendenza dal tempo)   * //v(t)// indica la tensione che cambia un funzione del tempo (spesso scriveremo solo //v// perché il carattere minuscolo implica la dipendenza dal tempo)
-  * //V<sub>MAX</sub>// è il valore massimo della tensione (anche detto valore di picco //V<sub>P</sub>//)  +  * //V<sub>MAX</sub>// è il **valore massimo** della tensione (anche detto **valore di picco** //V<sub>P</sub>//)  
-  * //sen// è il seno, una funzione trigonometrica che si applica agli angoli che coincide con la proiezione sull'asse //y// del segmento che individua l'angolo in un cerchio trigonometrico (di raggio unitario) (vedi [[wpi>Seno_(matematica)]] +  * //sen// è il seno, una funzione trigonometrica che si applica agli angoli che coincide con la proiezione sull'asse //y// del segmento che individua l'angolo in un cerchio trigonometrico (di raggio unitario) (vedi [[wpi>Seno_(matematica)|seno]]) 
-  * ω è la pulsazione, una velocità angolare espressa in [rad/s], costante per una sinusoide, legata ai valori di frequenza e periodo dalla relazione `omega = 2 pi f=(2 pi) /T`((può essere pensata come la velocità con cui ruota un segmento nel cerchio trigonometrico descrivendo un angolo θ che cambia nel tempo con velocità costante)+  * ω è la **pulsazione**, una velocità angolare espressa in [rad/s], costante per una sinusoide, legata ai valori di frequenza e periodo dalla relazione `omega = 2 pi f=(2 pi) /T`((può essere pensata come la velocità con cui ruota un segmento nel cerchio trigonometrico descrivendo un angolo θ che cambia nel tempo con velocità costante))
   * //ωt// è un angolo che cambia nel tempo con velocità costante   * //ωt// è un angolo che cambia nel tempo con velocità costante
-  * //φ<sub>v</sub>// è la fase della tensioneun angolo costante che si somma a //ωt// che indica il ritardo o l'anticipo della sinusoide rispetto ad un'altra sinusoide con la stessa ampiezza e lo stesso periodo che passa per l'origine (il tempo di ritardo o di anticipo si calcola con `t_(RA) = phi_v/omega`)+  * //φ<sub>v</sub>// è la **fase** della tensione; è un angolo costante che si somma a //ωt// che indica il ritardo o l'anticipo della sinusoide rispetto ad un'altra uguale ma che passa per l'origine (il tempo di ritardo o di anticipo si calcola con `t_(RA) = phi_v/omega`)
  
-Di fatto una sinusoide è una funzione del tempo dove si calcola il seno (oppure il coseno) di un angolo che cambia nel tempo con velocità costante pari alla pulsazione (vedi [[https://en.wikipedia.org/wiki/Sine#/media/File:Circle_cos_sin.gif|questa animazione di Wikipedia]]). +Una sinusoide è una funzione del tempo il cui valore corrisponde al seno((oppure il coseno)) di un angolo che cambia nel tempo con una velocità costante pari alla pulsazione (vedi [[https://en.wikipedia.org/wiki/Sine#/media/File:Circle_cos_sin.gif|questa animazione di Wikipedia]]). 
  
 Un segnale sinusoidale è dunque descritto da tre parametri (vedi questo [[https://www.desmos.com/calculator/semb4t1gdh|grafico interattivo]]): Un segnale sinusoidale è dunque descritto da tre parametri (vedi questo [[https://www.desmos.com/calculator/semb4t1gdh|grafico interattivo]]):
Linea 87: Linea 87:
   * fase //φ<sub>v</sub>//   * fase //φ<sub>v</sub>//
  
-Per l'ampiezza si fa anche riferimento al valore efficace - per le sinusoidi vale `V_(eff)=V_P/sqrt(2)` - valore picco-picco `V_PP = 2 V_P`. Al posto della pulsazione invece si possono indicare il periodo //T// (visibile nel grafico) - o la frequenza //f// (misurata dagli oscilloscopi e impostata nei generatori di funzione); le tre grandezze indicano in maniera diversa la stessa proprietà.+Per descrivere l'ampiezza della sinusoide, in alternativa al valore massimo, si può usare il **valore efficace** - per le sinusoidi vale `V_(eff)=V_P/sqrt(2)` - o il **valore picco-picco** `V_PP = 2 V_P`. Al posto della pulsazione invece si possono indicare il **periodo** //T// (visibile nel grafico o nel display di un oscilloscopio) - o la **frequenza** //f// (misurata dagli oscilloscopi e impostata nei generatori di funzione); le tre grandezze indicano in maniera diversa la stessa proprietà.
  
 ==== Altri segnali ==== ==== Altri segnali ====
Linea 119: Linea 119:
 ===== 15 Il generatore di funzioni ===== ===== 15 Il generatore di funzioni =====
  
-FIXME+Il generatore di funzione genera segnali in tensione con forma d'onda e caratteristiche regolabili. L'uscita del generatore è un [[wpi>Connettore_BNC]] - a baionetta - dove collegare un cavo coassiale (figura 25b). Il segnale viaggia nell'anima del cavo (conduttore centrale), protetto da un isolante (dielettrico), mentre la calza schermante serve sia come schermo elettrico, per proteggere il segnale da disturbi esterni, che come riferimento a massa. Il segnale generato può essere "sdoppiato" utilizzando un connettore T (//tee//), ad esempio per visualizzare il segnale all'oscilloscopio e contemporaneamente applicarlo in un circuito.
  
 +Le principali regolazioni disponibili su un GdF sono:
 +  * forma d'onda: sinusoidale, triangolare e rettangolare
 +  * frequenza (impostabile selezionando il range di frequenza e ruotando una manopola)
 +  * ampiezza del segnale (valore picco-picco o valore di picco della tensione)
 +  * eventuale attenuazione del segnale (20dB produce un segnale 10 volte più piccolo)
 +  * offset o componente continua del segnale
 +  * simmetria del segnale (utilizzato in particolare per impostare il duty-cycle dell'onda rettangolare)
 +
 +Spesso il GdF dispone di un'uscita TTL compatibile: il segnale presente in questo connettore BNC è sempre rettangolare con ampiezza e offset fissi (in genere si alternano 0 e 5 Volt) mentre frequenza e duty-cycle sono regolabili. 
 ===== 16 L'oscilloscopio ===== ===== 16 L'oscilloscopio =====
 +
 +L'oscilloscopio digitale è un strumento che serve a visualizzare segnali in tensione su uno schermo. I segnali sono applicati agli ingressi (chiamati canali o tracce) con un connettore BNC. Il connettore permette un facile collegamento con un generatore di funzione dotato di uscita BNC o con un circuito, usando un cavo BNC che termina con una sonda o con due morsetti a coccodrillo o semplicemente con due fili da inserire in una breadboad.
 +
 +Lo schermo dell'oscilloscopio presenta una griglia con 10 divisioni in larghezza e 8 in altezza (l'origine al centro). Nello schermo i segnali sono rappresentati secondo due modalità:
 +  * in modalità x-y (usata raramente) due ingressi sono usati per le due coordinate
 +  * in modalità con base dei tempi interna i segnali applicati agli ingressi sono usati per la coordinata y mentre il tempo, regolato internamente, è usato per l'asse x
 +
 +In entrambe le modalità di funzionamento l'oscilloscopio ridisegna continuamente lo schermo lasciando una traccia secondo le coordinate dettate dai segnali (se il segnale cambia molto lentamente è possibile seguire questa traccia che "percorre" lo schermo da sinistra a destra per poi ricominciare). Le varie schermate appaiono come un'unica immagine ferma se lo strumento è "sincronizzato" col segnale; in questo caso si può studiare l'andamento nel tempo del segnale ed eventualmente fare delle misure.
 +
 +Gli oscilloscopi sono strumenti piuttosto complicati e dotati di molte regolazioni; le principali sono:
 +  * scelta della modalità (x-y o base dei tempi interna)
 +  * impostazioni del trigger, il circuito che permette di sincronizzare (e quindi "fermare") le schermate, in particolare:
 +    * canale/traccia usata per la sincronizzazione (ad esempio se è presente un solo segnale nell'ingresso 1 occorre impostare CH1)
 +    * livello del trigger, valore di tensione che corrisponderà alla coordinata y nell'origine, cioè al centro della griglia (ovviamente deve essere un valore assunto dal segnale selezionato come sorgente per il trigger)
 +  * V/div per impostare la scala per l'asse y (quanti Volt per ogni divisione)
 +  * t/div per impostare la scala per l'asse x (quanti secondi per ogni divisione)
 +  * manopola position, per traslare il segnale in alto o in basso
 +  * manopola x-position, per traslare il segnale a destra o sinistra
 +  * impostazioni per le singole tracce:
 +    * accoppiamento:
 +      * DC per osservare il segnale così com'è
 +      * AC per eliminare la componente continua del segnale e osservare solo quella alternata
 +      * GND per vedere un retta orizzontale corrispondente a 0 Volt
 +    * attenuazione (deve essere x1, a meno che non si usi una sonda) 
 +    * inversione, per invertire il segnale
 +
 +Esistono tantissime altre funzioni:
 +  * un tasto auto-set che imposta automaticamente l'oscilloscopio
 +  * un tasto measure per misurare le varie caratteristiche del segnale
 +  * un tasto cursor per visualizzare dei cursori orizzontali e verticali per fare misure
 +  * un tasto math che permette di visualizzare una combinazione matematica dei segnali presenti agli ingressi
 +ma le funzioni a disposizione sono molte di più (collegamento diretto con una stampante,  memorizzazione via USB, ecc.).
 +
 +Imparare ad usare un'oscilloscopio non è facile ma è necessario perché è uno dei pochi strumenti veramente fondamentali di un laboratorio di elettronica. 
 +
  
 ===== 17 Il teorema di Fourier ===== ===== 17 Il teorema di Fourier =====
sezione_1c.txt · Ultima modifica: 2020/11/09 07:47 da admin