Appunti di Elettronica ed Elettrotecnica - classe quarta

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sezione_13b

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Linea 16: Linea 16:
   * il **condensatore di bypass**, che serve a mettere a massa la componente alternata (o in alta frequenza) di un segnale   * il **condensatore di bypass**, che serve a mettere a massa la componente alternata (o in alta frequenza) di un segnale
  
-Questo è possibile perché in continua un condensatore si comporta come un interruttore aperto mentre in alternata, se la frequenza del segnale è sufficientemente elevata, la sua reattanza diventa trascurabile((la reattanza capacitiva  $$bar X_C = -j 1/(omega C)= -j 1/(2 pi f C)$$ è inversamente proporzionale alla frequenza e alla capacità)) e il condensatore si comporta come un cortocircuito((la tensione ai suoi capi  $$bar V_C = bar X_C bar I ~= 0$$ se la reattanza è trascurabile)).+Questo è possibile perché in continua un condensatore si comporta come un interruttore aperto mentre in alternata, se la frequenza del segnale è sufficientemente elevata, la sua reattanza diventa trascurabile((la reattanza capacitiva  `bar X_C = -j 1/(omega C)= -j 1/(2 pi f C)` è inversamente proporzionale alla frequenza e alla capacità)) e il condensatore si comporta come un cortocircuito((la tensione ai suoi capi  `bar V_C = bar X_C bar I ~= 0` se la reattanza è trascurabile)).
  
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-Questo è possibile perché in continua un condensatore si comporta come un interruttore aperto mentre in alternata, se la frequenza del segnale è sufficientemente elevata, la sua reattanza diventa trascurabile ((la reattanza capacitiva  $$bar X_C = -j 1/(omega C)= -j 1/(2 pi f C)$$ è inversamente proporzionale alla frequenza e alla capacità)).+Questo è possibile perché in continua un condensatore si comporta come un interruttore aperto mentre in alternata, se la frequenza del segnale è sufficientemente elevata, la sua reattanza diventa trascurabile ((la reattanza capacitiva  `bar X_C = -j 1/(omega C)= -j 1/(2 pi f C)` è inversamente proporzionale alla frequenza e alla capacità)).
  
-Il **condensatore di bypass** serve a mettere a massa la componente alternata (o in alta frequenza) di un segnale. In altre parole, se la frequenza del segnale è sufficientemente elevata, il condensatore si comporta come un cortocircuito per la componente alternata((la tensione ai suoi capi  $$bar V_C = bar X_C bar I ~= 0$$ se la reattanza è trascurabile)).+Il **condensatore di bypass** serve a mettere a massa la componente alternata (o in alta frequenza) di un segnale. In altre parole, se la frequenza del segnale è sufficientemente elevata, il condensatore si comporta come un cortocircuito per la componente alternata((la tensione ai suoi capi  `bar V_C = bar X_C bar I ~= 0` se la reattanza è trascurabile)).
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Linea 27: Linea 27:
  
 Nello studio degli amplificatori si fa uso delle seguenti convenzioni: Nello studio degli amplificatori si fa uso delle seguenti convenzioni:
-  * maiuscola con pedice maiuscolo -> componente continua (ad esempio $$I_B$$) +  * maiuscola con pedice maiuscolo -> componente continua (ad esempio `I_B`) 
-  * minuscola con pedice minuscolo -> componente alternata (ad esempio $$i_b$$) +  * minuscola con pedice minuscolo -> componente alternata (ad esempio `i_b`) 
-  * minuscola con pedice maiuscolo -> somma delle due componenti (ad esempio $$i_B$$)+  * minuscola con pedice maiuscolo -> somma delle due componenti (ad esempio `i_B`)
  
 ===== Studio grafico ===== ===== Studio grafico =====
Linea 70: Linea 70:
   * la tensione in uscita v<sub>o</sub> è in opposizione di fase rispetto a quella in ingresso v<sub>i</sub>; per questo motivo l'amplificatore è detto **invertente**   * la tensione in uscita v<sub>o</sub> è in opposizione di fase rispetto a quella in ingresso v<sub>i</sub>; per questo motivo l'amplificatore è detto **invertente**
   * se oscillando il punto di funzionamento si sposta nella zona di interdizione o di saturazione il comportamento non è più lineare e la tensione in uscita presenta una distorsione (vedi //figura 7//); questo fenomeno indesiderato è chiamato **clipping**   * se oscillando il punto di funzionamento si sposta nella zona di interdizione o di saturazione il comportamento non è più lineare e la tensione in uscita presenta una distorsione (vedi //figura 7//); questo fenomeno indesiderato è chiamato **clipping**
-  * per garantire la massima escursione nelle oscillazioni - e quindi la massima ampiezza del segnale amplificato - occorre polarizzare il BJT in modo che il punto di funzionamento a risposo si trovi a metà della retta di carico dove $$V_(CEQ)=V_(C\C)/2$$ e $$I_(CQ)=V_(C\C)/(2R_C)$$+  * per garantire la massima escursione nelle oscillazioni - e quindi la massima ampiezza del segnale amplificato - occorre polarizzare il BJT in modo che il punto di funzionamento a risposo si trovi a metà della retta di carico dove `V_(CEQ)=V_(C\C)/2` e `I_(CQ)=V_(C\C)/(2R_C)`
  
 Se con un altro condensatore di accoppiamento colleghiamo in uscita un carico R<sub>L</sub> la retta di carico dinamica presenterà una pendenza diversa rispetto a quella statica ((bisogna considerare il parallelo di R<sub>L</sub> e R<sub>C</sub> per la retta di carico dinamica e la sola R<sub>C</sub> per quella statica)); tuttavia se R<sub>L</sub> è molto maggiore di R<sub>C</sub> si può considerare solo R<sub>C</sub> e fare riferimento sempre alla caratteristica statica. Se con un altro condensatore di accoppiamento colleghiamo in uscita un carico R<sub>L</sub> la retta di carico dinamica presenterà una pendenza diversa rispetto a quella statica ((bisogna considerare il parallelo di R<sub>L</sub> e R<sub>C</sub> per la retta di carico dinamica e la sola R<sub>C</sub> per quella statica)); tuttavia se R<sub>L</sub> è molto maggiore di R<sub>C</sub> si può considerare solo R<sub>C</sub> e fare riferimento sempre alla caratteristica statica.
Linea 87: Linea 87:
 Il circuito equivalente a parametri h nella configurazione ad emettitore comune contiene due generatori comandati e due resistenze collegati in modo da formare due generatori reali comandati, uno di tensione in ingresso e uno di corrente in uscita (//figura 9//). I parametri dei quattro componenti sono legati tra loro dalle relazioni: Il circuito equivalente a parametri h nella configurazione ad emettitore comune contiene due generatori comandati e due resistenze collegati in modo da formare due generatori reali comandati, uno di tensione in ingresso e uno di corrente in uscita (//figura 9//). I parametri dei quattro componenti sono legati tra loro dalle relazioni:
  
-$$v_(be) = h_(ie)i_b+h_(re)v_(ce)$$+`v_(be) = h_(ie)i_b+h_(re)v_(ce)`
  
-$$i_c=h_(fe)i_b + h_(oe)v_(ce)$$+`i_c=h_(fe)i_b + h_(oe)v_(ce)`
  
 e dipendono dalla polarizzazione del transistor (sono definiti nell'intorno del punto di funzionamento a riposo). Dalle formule è possibile ricavare la definizione dei quattro parametri: e dipendono dalla polarizzazione del transistor (sono definiti nell'intorno del punto di funzionamento a riposo). Dalle formule è possibile ricavare la definizione dei quattro parametri:
  
-$$h_(ie)=v_(be)/i_b|_(v_(ce)=0)$$ $$quad , quad h_(re)=v_(be)/v_(ce)|_(i_b=0)$$ $$quad , quad h_(fe)=i_c/i_b|_(v_(ce)=0)$$ $$quad , quad h_(oe)=i_c/v_(ce)|_(i_b=0)$$+`h_(ie)=v_(be)/i_b|_(v_(ce)=0)` `quad , quad h_(re)=v_(be)/v_(ce)|_(i_b=0)` `quad , quad h_(fe)=i_c/i_b|_(v_(ce)=0)` `quad , quad h_(oe)=i_c/v_(ce)|_(i_b=0)`
  
 Il significato dei quattro parametri è il seguente: Il significato dei quattro parametri è il seguente:
Linea 111: Linea 111:
 Applicando la definizione di **guadagno di tensione**: Applicando la definizione di **guadagno di tensione**:
  
-$$A_(vL)=v_o/v_i~=-(h_(fe)R_P)/h_(ie)$$+`A_(vL)=v_o/v_i~=-(h_(fe)R_P)/h_(ie)`
  
 dove R<sub>P</sub> è il parallelo tra R<sub>L</sub> e R<sub>C</sub> e h<sub>oe</sub> è stata trascurata.  dove R<sub>P</sub> è il parallelo tra R<sub>L</sub> e R<sub>C</sub> e h<sub>oe</sub> è stata trascurata. 
Linea 123: Linea 123:
 La **resistenza di ingresso** vale: La **resistenza di ingresso** vale:
  
-$$R_i=v_i/i_s=R_B%%////%%h_(ie)$$+`R_i=v_i/i_s=R_B%%////%%h_(ie)`
  
 Il suo valore risulta abbastanza basso perché limitato da quello di h<sub>ie</sub> che di solito è di pochi kiloohm (un amplificatore ideale di tensione ha resistenza infinita). Una conseguenza è che la tensione v<sub>i</sub> risulta sensibilmente minore di v<sub>s</sub>; possiamo tenerne conto con il guadagno di tensione totale rispetto a v<sub>s</sub> che vale: Il suo valore risulta abbastanza basso perché limitato da quello di h<sub>ie</sub> che di solito è di pochi kiloohm (un amplificatore ideale di tensione ha resistenza infinita). Una conseguenza è che la tensione v<sub>i</sub> risulta sensibilmente minore di v<sub>s</sub>; possiamo tenerne conto con il guadagno di tensione totale rispetto a v<sub>s</sub> che vale:
  
-$$A_(vLT)=v_o/v_s=A_(vL)v_i/v_s=A_(vL)R_i/(R_i+R_s)$$+`A_(vLT)=v_o/v_s=A_(vL)v_i/v_s=A_(vL)R_i/(R_i+R_s)`
  
 Per il calcolo della **resistenza di uscita** dobbiamo considerare v<sub>s</sub> cortocircuitata (vedi paragrafo 3 sezione 12a); si ottiene: Per il calcolo della **resistenza di uscita** dobbiamo considerare v<sub>s</sub> cortocircuitata (vedi paragrafo 3 sezione 12a); si ottiene:
  
-$$R_o=1/h_(oe)%%////%%R_C~=R_C$$+`R_o=1/h_(oe)%%////%%R_C~=R_C`
  
 dove h<sub>oe</sub> è solitamente trascurabile. Anche questo valore si discosta da quello di un amplificatore di tensione ideale (resistenza di uscita zero) e comporta un'ulteriore diminuzione di tensione. dove h<sub>oe</sub> è solitamente trascurabile. Anche questo valore si discosta da quello di un amplificatore di tensione ideale (resistenza di uscita zero) e comporta un'ulteriore diminuzione di tensione.
Linea 137: Linea 137:
 Per il calcolo del **gudagno di corrente** è sufficiente utilizzare la formula già vista nella sezione 12a: Per il calcolo del **gudagno di corrente** è sufficiente utilizzare la formula già vista nella sezione 12a:
  
-$$A_i=i_o/i_i=-(v_o/R_L)/(v_i/R_i)=-A_(vL)R_i/R_L$$+`A_i=i_o/i_i=-(v_o/R_L)/(v_i/R_i)=-A_(vL)R_i/R_L`
  
 Si tratta di un valore elevato e positivo perché A<sub>vL</sub> è negativo. Si tratta di un valore elevato e positivo perché A<sub>vL</sub> è negativo.
Linea 148: Linea 148:
  
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