sezione_15b
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Linea 44: | Linea 44: | ||
$$f_t=1/(2 pi R_(f)C_(f))$$ | $$f_t=1/(2 pi R_(f)C_(f))$$ | ||
- | Il condensatore inserito nel circuito | + | Il condensatore inserito nel circuito |
- | $$f_tL=1/(2 pi R_(s)C_(s)) quad , quad f_tH=1/(2 pi R_(f)C_(f))$$ | + | $$f_(tL)=1/(2 pi R_(s)C_(s)) quad , quad f_(tH)=1/(2 pi R_(f)C_(f))$$ |
ma solo nell' | ma solo nell' | ||
Linea 65: | Linea 65: | ||
* il circuito in alta frequenza, dove sono presenti solo i condensatori più piccoli - quelli grandi si comportano da cortocircuiti - permette di calcolare la frequenza di taglio superiore | * il circuito in alta frequenza, dove sono presenti solo i condensatori più piccoli - quelli grandi si comportano da cortocircuiti - permette di calcolare la frequenza di taglio superiore | ||
- | Per il calcolo delle frequenze di taglio, nell' | + | Per il calcolo delle frequenze di taglio, nell' |
- | * per fissare la frequenza di taglio inferiore | + | * per fissare la frequenza di taglio inferiore |
- | * per fissare la frequenza di taglio superiore | + | * per fissare la frequenza di taglio superiore |
In questo modo un solo condensatore è responsabile della frequenza di taglio e il polo corrispondente viene detto **polo dominante**. | In questo modo un solo condensatore è responsabile della frequenza di taglio e il polo corrispondente viene detto **polo dominante**. | ||
Linea 75: | Linea 75: | ||
* scheda integrativa 15B.1 (banda passante in un amplificatore generico, circuiti equivalenti in centro banda, bassa e alta frequenza) | * scheda integrativa 15B.1 (banda passante in un amplificatore generico, circuiti equivalenti in centro banda, bassa e alta frequenza) | ||
* scheda di laboratorio 15B.1 (misura della risposta in frequenza di un amplificatore) | * scheda di laboratorio 15B.1 (misura della risposta in frequenza di un amplificatore) | ||
+ | * problemi svolti 1 e 2 (passa banda), 3 (effetto di un condensatore trascurabile), | ||
+ | * problemi da svolgere 14 (fdt), 15 (Bode), 16 (passa-banda) | ||
- | ===== Note ===== | + | ===== 4 Limiti in frequenza di un operazionale reale ===== |
+ | La //figura 9a// mostra la risposta in frequenza di un operazionale ad anello aperto; come si vede il guadagno diminuisce già a frequenze molto basse e la banda passante è di appena 5 Hertz laddove per l' | ||
+ | * la pendenza è di -20dB per decade; questo è dovuto alla presenza di un filtro RC del primo ordine interno all' | ||
+ | * il prodotto di guadagno e frequenza è costante per tutti i punti del tratto in pendenza (per ogni decade il guadagno scende di 20dB, cioè diventa dieci volte più piccolo) ed è chiamato **prodotto guadagno banda** o **GBW** | ||
+ | * il //GBW// coincide con la frequenza a 0dB (1 MHz nel caso del //741//) | ||
+ | |||
+ | Il //GBW// è un parametro caratteristico degli operazionali reali e costituisce un limite in frequenza nelle applicazioni degli OP-AMP; ad anello chiuso infatti il guadagno sarà sempre minore di quello ad anello aperto e la banda passante sarà determinata di conseguenza, | ||
+ | |||
+ | Quando si progetta un amplificatore occorre quindi considerare che anche senza impiegare condensatori esterni è sempre presente un limite in frequenza imposto dal //GBW// e che, dal momento che l' | ||
+ | |||
+ | Per ottenere una banda passante elevata conviene: | ||
+ | * operare con un guadagno ad anello chiuso non elevato | ||
+ | * impiegare un OP-AMP con GBW più elevato (come il //355//) | ||
+ | * realizzare l' | ||
+ | |||
+ | La banda passante è limitata anche da un altro parametro, lo **slew rate**, che corrisponde alla massima velocità con cui può variare il segnale di uscita: | ||
+ | |||
+ | $$SR=(dv_o)/ | ||
+ | |||
+ | La limitazione imposta dallo //SR// si fa sentire nei segnali di ampiezza elevata (dv elevato) e frequenza elevata (dt ridotto) e comporta una deformazione del segnale di uscita (//figura 10//). In questi casi occorre valutare quale parametro, tra //GBW// e //SR//, determinerà la banda passante, tenendo presente che l' | ||
+ | ==== Extra ==== | ||
+ | |||
+ | * esempio 4 (calcolo banda passante in base al //GBW//), esempio 5 e 6 (calcolo banda passante in base a //GBW// e //SR//) | ||
+ | * problemi svolti 8 (banda passante da //GBW// e //SR//) e 11 (progetto amplificatore audio) | ||
+ | * schede di laboratorio 2 (misura GBW) e 3 (misura SR con segnale sinusoidale, | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ===== 5 Circuiti derivatori e integratori ===== | ||
+ | |||
+ | In //figura 11a// è rappresentato un derivatore ideale attivo così chiamato perché la tensione in uscita è proporzionale alla derivata di quella in ingresso. Infatti, analizzando il circuito nel dominio del tempo, si ricava: | ||
+ | |||
+ | $$v_o=-R_(f)C(dv_s)/ | ||
+ | |||
+ | Questo circuito non può essere utilizzato perché la sua //fdt// è: | ||
+ | |||
+ | $$G(s)=-sR_(f)C$$ | ||
+ | |||
+ | che non è fisicamente realizzabile((il numero di zeri è maggiore di quello dei poli)) e nemmeno desiderabile perché, come si vede nel diagramma di Bode di //figura 11b//, alle alte frequenze il guadagno sarebbe infinito e i disturbi renderebbero il circuito inutilizzabile. Nella pratica si utilizza come circuito derivatore il filtro attivo passa-alto, che si differenzia solo per la presenza della resistenza R< | ||
+ | * alle basse frequenze il comportamento coincide con quello del derivatore ideale | ||
+ | * alle alte frequenze il guadagno è costante e il comportamento è da amplificatore in centro banda | ||
+ | |||
+ | Il //figura 13a// è rappresentato un integratore ideale attivo così chiamato perché la tensione in uscita è proporzionale all' | ||
+ | |||
+ | $$v_o=-1/ | ||
+ | |||
+ | dove K è la tensione ai capi del condensatore per t=0. Anche questo circuito non è utilizzabile perché la sua //fdt// è: | ||
+ | |||
+ | $$G(s)=-1/ | ||
+ | |||
+ | a cui corrisponde il diagramma di Bode di //figura 13b// con guadagno infinito alle basse frequenze dove i disturbi in continua renderebbero inutilizzabile il circuito. Nella pratica si utilizza come circuito integratore il filtro attivo passa-basso, | ||
+ | * alle basse frequenze il guadagno è costante e il comportamento è da amplificatore in centro banda | ||
+ | * alle alte frequenze il comportamento coincide con quello dell' | ||
+ | ==== Extra ==== | ||
+ | * esempio 7 (circuito derivatore e segnale triangolare) e 8 (circuito integratore e onda quadra) | ||
+ | |||
+ | ===== 6 La distorsione di un amplificatore ===== | ||
+ | |||
+ | La **distorsione lineare** è dovuta agli elementi reattivi presenti nel circuito e produce una deformazione del segnale di uscita rispetto a quello di ingresso e si presenta come: | ||
+ | * **distorsione di frequenza**: | ||
+ | * **distorsione di fase**: le armoniche subiscono sfasamenti diversi in base alla fase della risposta in frequenza del circuito | ||
+ | |||
+ | La **distorsione non lineare** è dovuta alle non-linearità dei componenti attivi presenti nel circuito e si manifesta con armoniche indesiderate che si aggiungono al segnale (ad esempio con la presenza di più armoniche in uscita con un segnale sinusoidale in ingresso). Si definisce **distorsione d' | ||
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+ | $$D_n % = V_n/V_1 100$$ | ||
+ | |||
+ | La **distorsione armonica totale** è invece il rapporto tra il valore efficace di tutte le armoniche tranne la fondamentale e quello della fondamentale. | ||
+ | |||
+ | Con segnali non sinusoidali può manifestarsi anche una **distorsione da intermodulazione** dove, oltre ad armoniche multiple della frequenza del segnale compaiono altre armoniche (somma e differenza di multipli delle armoniche del segnale in ingresso). | ||
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+ | ===== Note ===== | ||
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- | es 3 complicato, più che altro un nst. da vedere veloce (ci vorrebbe molto tempo per farlo approfonditamente). | + | ALTRO |
- | nst2 presuppone nst1, spiegazione troppo scarna, NO | + | polo dominante nelle lezioni multimediali a pag 362 ma anche SI 15b.1, par 4 |
- | polo dominante nelle lezioni multimediali a pag 362 ma anche SI 15b.1 | + | condensatori interagenti vedi appunti itis ravenna (risposta in frequenza amplificatori) |
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sezione_15b.txt · Ultima modifica: 2020/07/03 15:58 da 127.0.0.1