quarta_2008-09

Classi 4ª B inf. e 4ª C inf.
as 2008/09
Programma svolto nel laboratorio di elettronica
Ripasso: circuiti in continua studiati con Thevenin
Porte logiche OR e AND a diodi
Circuiti RC e CR in regime sinusoidale
Diodo raddrizzatore
Carica e scarica condensatore
Diodo zener
Porte NOT e NOR con transistor
Amplificatori operazionali:
• configurazione invertente
• configurazione non invertente
Transistor BJT:
• polarizzazione
• amplificazione
Marco Ferricelli – 4ª B inf.
Teorema di Thevenin #1 – Req calcolata tramite Icc
Determinare Vab utilizzando il Teorema di Thevenin:
R1 1,5k
R2 2,7k
+
R3 3,9k
VS1 15
R6 1,5k
A
R4 820
+
B
-1,45V
R5 12k
V
Intendiamo risolvere codesto circuito con il
teorema di Thevenin. La Vab del circuito è
–1,45V e sarà la stessa che dimostreremo
con il circuito finale.
Circuito equivalente di Thevenin finale:
VS2 -5,15
+
Req 3,86k
In questo circuito, verifichiamo che la tensione di Vab
del circuito semplificato con Thevenin, è identica a
quella del circuito di partenza.
R6 1,5k
+
-1,44V
V
Circuito per determinare Veq:
R1 1,5k
R2 2,7k
+
R3 3,9k
VS1 15
A
+
-5,15V
V
B
R4 820
Questo è il calcolo di Veq di Thevenin (Vab a
vuoto).
R5 12k
Circuito per determinare Icc:
R1 1,5k
R2 2,7k
+
R3 3,9k
VS1 15
A
R4 820
+
-1,34mA
A
B
R5 12k
Determinata Icc, tramite la seguente formula,
calcoliamo R equivalente di Thevenin.
Req=Veq/Icc=3,86KΩ
30/3/09
Lamarca Jessica - – 4ª B inf
Teorema di thevenin #2 – Circuito con tre generatori
Determinare la VAB e I1 utilizzando thevenin
Si applica thevenin due volte contemporaneamente : nella parte sinistra del circuito, tagliando nei
punti A e A’, e nella parte destra tagliando nei punti B e B’. (guardare pag 2)
Circuito finale per calcolare la VAB
Applico Kirchhoff per calcolare la I1
E1=R1*I1 + R2* I2 Equazione alla maglia sinistra
I2= I1- 13
Equazione al nodo A
Svolgo i calcoli..
E1 = R1* I1+R2* (I1-I3)
I1=[E1+(R2*I3)]/(R1+R2)
I1= [5+ (2,7*(-0,38)]/(3,3+2,7)
I1=[5+(-1,01)]/6 = 0,665 mA
I3=(Vsx-Vdx)/(Rsx+R3+Rdx)= -0,38 mA
VAB = R3 * I3 = -1,46 V
Calcolo Req e Veq sinistra
R eqsx = R1//R2 = 1,49 KΩ
I= E1/(R1+R2)= 0,833 mA
V eqsx = R2* I= 2,25 V
Simulazione di Veqsx
Calcolo Req e Veq destra
4 5 6
R eqdx = R4//(R5+R6) = 5,34 KΩ
I= (E2+E3)/(R4+R5+R6)=1,06 mA
V eqdx =E2-R4* I= 6,28 V
Simulazione di Veqdx
Mirko Nardella 4°C informatica
PORTA OR
in1
D1
in2
out
D2
V1
5
batteria
1k
R1
Quando la tensione di V1 è minore di 5V, il diodo D1 non conduce e in uscita ho una tensione pari
a quella della batteria(5V) meno 0,7V (la tensione ai capi del diodo ).
Quando la tensione di V1 è maggiore di 5V, il diodo D2 non conduce ed è collegata alla batteria.
Sabatino Antonio – 4C informatica
Circuito porta AND con diodi
In questo circuito è riportata una porta AND a diodi.
Vin > 5V
D1 polarizzato direttamente conduce = cortocircuito
D2 polarizzato inversamente non conduce = circuito aperto
Conclusione: Vout = 5V
Vin < 5v
D1 polarizzato inversamente non conduce = circuito aperto
D2 polarizzato direttamente conduce = cortocircuito
Conclusione: Vout = Vin
Jessica Tortorelli 4Ci
Circuito RC in regime sinusoidale
Vom=0,728 V
∆T=2,249m – 2,372 = -0,123 ms
L’analisi del circuito è il seguente:
1) Il segnale di uscita e attenuato rispetto al segnale di entrata cioè l’ampiezza delle due onde non è la stessa ,
perché l’ampiezza dell’onda in uscita (linea nera) e minore rispetto all’ampiezza dell’onda di entrata (linea
nera spezzata )
2) L’onda di entrata e sfasata rispetto all’onda di uscita
3) L’attenuazione vale
V(out)/V(in) = (0,728/1,000) = 0.728
4) Lo sfasamento φ = (∆T/T)*360° = ∆T * f * 360° = - 0,123m * 1k *360°= -44,28°
Nei primi riquadri gialli il primo valore indica l’ascissa cioè il tempo mentre il secondo valore indica l’ordinata cioè
l’ampiezza . Lo sfasamento che c’e tra la tensione di uscita e di entrata è di –0,123.
Marolda Francesca 4Ci
CIRCUITO CR IN REGIME SINUSOIDALE
Nei riquadri gialli il primo valore indica l’ascissa cioè il tempo, mentre il secondo valore indica
l’ordinata cioè l’ampiezza.
Lo sfasamento che c’è tra la tensione di uscita e la tensione di ingresso è di 0,129m.
∆T= 2,249m-2,120m = 0,129ms.
ϕ = (∆T / T) x 360° = ∆T* f * 360 = 0,129 *1k * 360° = 46,44°
L’uscita rispetto all’ingresso è attenuata in quanto l’ampiezza è ridotta rispetto a quella del segnale
d’ingresso.
Inoltre si nota che l’uscita è in anticipo rispetto al segnale di entrata della quantità ϕ indicata in
precedenza.
vout (uscita) = linea continua
vin (entrata) =linea tratteggiata
Cognome e nome – classe
Diodo raddrizzatore #1
Vi>0
Il diodo è polarizzato direttamente e quindi conduce (si comporta
come un cortocircuito).
Vout=Vin
Vi<0
Il diodo è polarizzato inversamente e quindi non conduce (si
comporta come un circuito aperto).
Vout=0
linea tratteggiata Vin
linea continua Vout
Mauro Sonia 4Ci
DIODO RADDRIZZATORE #2
Vimax = 15V
f = 100Hz
R = 1kΩ
Ω
Diodo = 1N4002
Quando la tensione d’ingresso è > 0,7 V il diodo conduce e la corrente che passa
attraverso il diodo produce sulla resistenza una tensione che coincide con quella
d’ingresso diminuita della caduta di tensione sul diodo che è pari a 0,7.
Quando la tensione d’ingresso è < 0,7 V il diodo non fa passare la corrente e quindi la
tensione di uscita che coincide con la caduta di tensione sulla resistenza vale 0 in
quanto il prodotto I*R=0.
Vin = linea tratteggiata
Vout = linea continua
Compare Paola – 4C informatica
Diodo raddrizzatore #3
Vin >5V (Tensione della batteria) Il diodo è polarizzato direttamente
Il diodo si comporta come un cortocircuito, quindi Vout=Vin
Vin<5V Il diodo è polarizzato inversamente
Il diodo si comporta come un circuito aperto, quindi Vout=5V
Vin=linea tratteggiata
Vout=linea continua
Di Francesco Guido-4Ci
Relazione del diodo raddrizzatore #D4
Vin>-5v :
Quando la tensione sull’anodo è minore di quella sul catodo il diodo non conduce e la tensione di
uscita coincide con quella della batteria. Il diodo è polarizzato inversamente e quindi si comporta
come un circuito aperto.
Vin<-5v :
Quando la tensione sull’anodo è maggiore di quella sul catodo il diodo conduce e la tensione di
uscita coincide con quella di ingresso. Il diodo è polarizzato direttamente e quindi si comporta
come un cortocircuito.
Vin= linea tratteggiata
Vout= linea continua
Mango Alessandra 4°Cinfo
DIODO RADDRIZZATORE #5
Circuito:
VALORI:
Vi=15V
R=1k
D=1N4002
E=5V
F=100Hz
Grafico:
Vin è rappresentata dalla linea tratteggiata
Vout è rappresentata dalla linea continua
CASO1: Vi < 5V
Quando la tensione d’ingresso è inferiore alla tensione della batteria (5V) il diodo non
conduce(quindi equivale ad un circuito aperto),il punto d’uscita è scollegato dalla batteria,perciò la
tensione in uscita segue l’andamento di quella d’ingresso.
CASO2: Vi > 5V
Quando la tensione d’ingresso è superiore di 0.7V alla tensione della batteria il diodo conduce
(quindi equivale ad un cortocircuito)quindi il punto d’uscita è collegato ad essa , perciò la tensione
d’uscita è costretta a assumere il valore della batteria (5V) più la caduta di tensione sul diodo
che dalla simulazione risulta essere di 0.65V (anziché 0.7V).
De Pace Giada 4Ci
Diodo raddrizzatore #6
Vimax=15V
R=1kΩ
D=1N4002
f=100Hz
E=5V
il diodo conduce quando la tensione d’ingresso è superiore a 5V, e l’uscita e collegata alla batteria e
il suo valore è 5 V e di conseguenza non segue l’andamento del segnale d’ingresso.
Quando invece non conduce perché la tensione d’ingresso non supera i 5 V l’uscita non è collegata
alla batteria e di conseguenza l’uscita segue l’andamento del segnale di ingresso.
Vin = linea tratteggiata
Vout = linea continua
Galasso Mario
Diodo raddrizzatore (#7)
Vimax = 1,5 V
R = 1 kΩ
D 1N4002
E=5V
f = 100 Hz
Quando la tensione di ingresso è positiva il diodo conduce e la tensione di uscita coincide con la
tensione di ingresso diminuita di 0.7V.
Quando la tensione di ingresso è negativa il diodo non conduce e di conseguenza la tensione di
uscita è pari a 0 (I*R=0V).
Vin=. linea tratteggiata
Vout=. linea continua
4Ci
Boscaro Moreno
Relazione elettronica
Circuito D8: Diodo Raddrizzatore
Quando la tensione di ingresso è inferiore alla tensione di massa il diodo non conduce quindi
l’uscite è scollegata dalla massa e può seguire l’andamento della tensione d’ingresso, come si può
vedere nella simulazione.
Quando invece la tensione d’ingresso è superiore alla tensione di soglia del diodo che è 0.7 V
Il diodo conduce e collega il punto d’uscita alla massa infatti nella simulazione vediamo che c’è un
dislivello di circa 0,6 V rispetto alla massa.
Nella simulazione Vin è tratteggiata, mentre Vout è continua!
Medina Jorge Miguel - 4°Cinf
Carica e Scarica Condensatore #1
in
SQUARE
V1
10K
R1
carica e scarica C
out
C1
10n
t/τ
1
2
3
4
5
10
CARICA
SCARICA
%
63,21
86,47
95,02
98,17
99,33
99,995
%
36,79
13,53
4,98
1,83
0,67
0,005
La Formula generale della Carica e Scarica di un condensatore è:
VC=VF-(VF-VI)*e(-t/ τ)
Carica:
VI = 0V
VF = 10V
τ = RC = 0,1 ms
Il condensatore si carica fino al 63% della tensione massima nel primo τ,
poi si carica sempre meno fino a raggiungere il 99% della tensione massima nel quinto τ.
Scarica :
VI = 10V
VF = 0V
τ = RC = 0,1 ms
Il condensatore si scarica fino al 37% della tensione massima nel primo τ,
poi si scarica sempre meno fino a scaricarsi quasi completamente nel quinto τ.
Vin: linea tratteggiata
Vout: linea continua
Caobianco Alessio Classe 4°C inf
Carica e Scarica Condensatore #2:
in
out
R1
10K
R2
10K
C1
10n
V1
VC=VF-(VF-VI)*e(-t/ τ)
La costante di tempo nel caso di questo circuito la calcolo applicando la formula:
C*Rp = C*(R1*R2/(R1+R2))
Dal grafico di questo circuito mi accorgo che a causa della presenza delle due resistenze la costante di tempo assume un
valore maggiore, mentre invece la carica del condensatore è dimezzata rispetto alla tensione massima del circuito,
perché viene dimezzata ai capi delle resistenze R1 e R2.
Carica:
VI = 0 V
VF = 5 V
τ =Rp*C= 50 ms
In questa fase osservo che nel primo τ il condensatore si carica del 63% rispetto alla metà della tensione massima, nel
secondo τ si carica in maniera più lineare fino al raggiungimento del 93 % della metà della tensione massima.
Scarica:
VI = 5 V
VF = 0 V
τ =Rp*C= 50 ms
Mentre in questa fase nel primo τ si scarica del 37% rispetto alla metà della tensione massima, nel secondo τ invece si
scarica in maniera constante fino al raggiungimento della tensione minima.
Micro-Cap 8 Evaluation Version
C2-Caobianco.CIR
12.500
10.000
7.500
5.000
2.500
0.000
0.000m
v(Vout) (V)
0.200m
0.400m
0.600m
v(Vin) (V)
T (Secs)
0.800m
1.000m
Riversa Ignazio 4 Cinf
“Carica scarica condensatore #3”
VF=VF-(VF-VI)*e(-t/τ)
VF = V finale;
VI = V iniziale;
τ = tao = R*C;
Carica:
VI = 0 V
VF = 4,75 V ((10 V –0,7)/2)
Scarica:
VI = 4,75 V (il valore finale della carica)
VF = 0 V
C = 10 nF
Req = R1//R2 = 5 kΩ
C = 10 nF
Req = R2 = 10 kΩ (perchè il circuito è aperto)
τ = Req*C = 5 k*10 n = 50*10-6 = 50 µs τ = Req*C = 10k*10n = 100*10-6 = 100 µs
Vin = linea tratteggiata;
Vout = linea continua;
Diodo di Zener
Il diodo Zener funziona in 3 casi:
1. Polarizzazione diretta: funziona come un diodo normale
2. Polarizzazione inversa (V<Vzener): funziona come un circuito aperto
3. Polarizzazione inversa (V>Vzener): stabilizza ai suoi capi una tensione pari a
quella di Zener (si comporta come una batteria di tensione pari a Vz con il
positivo sul catodo)
Linea tratteggiata = Vin
Linea continua = Vout
Porte logiche a transistor
porta NOT con BJT
porta NOR con 2 BJT
Mirko Salvia
Circuito Invertente #1
Questo è un amplificatore operazionale in configurazione invertente.
Analizzando le forme d’onda di entrata e di uscita, possiamo notare che l’uscita viene amplificata e
invertita secondo il risultato della formula:
Av = -(R2)/(R1)
Mirko Salvia
Circuito Invertente #2
Questo è un amplificatore operazionale in configurazione invertente.
Analizzando le forme d’onda di entrata e di uscita, possiamo notare che l’uscita viene amplificata e
invertita secondo il risultato della formula:
Av = -(R2)/(R1)
In questo caso però la R2 vale 18k quindi avremmo un valore di amplificazione pari a –18.
Però come possiamo vedere dalla forma d’onda in uscita l’amplificazione si arresta intorno a 14.
Caobianco Alessio
Circuito Non Invertente #1
Questo è un amplificatore operazionale in configurazione non invertente.
Analizzando le forme d’onda di entrata e di uscita, possiamo notare che l’uscita viene amplificata
secondo il risultato della formula:
Av = 1+(R2/R1)
Caobianco Alessio
Circuito Non Invertente #2
Questo è un amplificatore operazionale in configurazione non invertente.
Analizzando le forme d’onda di entrata e di uscita, possiamo notare che l’uscita viene amplificata
secondo il risultato della formula:
Av = 1+(R2/R1)
In questo caso però la R2 vale 18k quindi avremmo un valore di amplificazione pari a 19.
Però come possiamo vedere dalla forma d’onda in uscita l’amplificazione si arresta intorno a 14.
BJT
Si vuole dimensionare una rete di polarizzazione automatica per un BJT
BC108B con le seguenti caratteristiche:
Vcc = 10 V
Ic = 2 mA
RB = R1 // R2
VBB = VCC* R2 / (R1+R2)
Calcolo delle 4 resistenze
VCE = VCC / 2
VBE = 0.65 V
Si pone
V(RE) = VCC / 10
IE = IC
Dal data sheet hFE = 300
RE = V(RE) / IE = 500 Ω
normalizzata
470 Ω
EMU
VCC = RC*IC + VCE + RE*IE
RC = …..
EMI
VBB = RB*IB + VBE + RE*IE
R1, R2 = …..
Verificare sperimentalmente e tramite la simulazione il punto di lavoro e
l’amplificazione (sia con il condensatore CE che senza).
Confrontare i risultati ottenuti con l’analisi teorica.
punto di lavoro
Vce
Ic
Vbe
progetto
5V
2 mA
0.65 V
misura
(*)
simulazione
4.88 V
2.25 mA
0.62 V
(*) la Ic è stata rilevata con il multimetro misurando la tensione su Rc e
dividendo per il valore di Rc
amplificazione senza CE
Av = Vo/Vi
teoria
2.77
misura
simulazione
2.68
amplificazione con CE
Av = Vo/Vi
teoria
- hfe * RP / hie
misura
(**)
(**) non rilevabile con gli strumenti a nostra disposizione
simulazione
95.7
Bipolar Junction Transistors
============================
Instance:
Q1
Using model:
BC108B
IB
7.803u
IC
2.255m
VBE
621.262m
VBC
-4.258
VCE
4.879
BETADC
289.053
GM
91.330m
RPI
3.097K
hie
RX
0.000
RO
29.539K
CPI
64.578p
CMU
3.307p
CBX
0.000
CJS
0.000
BETAAC
282.884
hfe
FT
214.119MEG