Elettronica Analogica

Elettronica Analogica
Luxx – Luca Carabetta
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Transitorio
Introduzione alle onde quadre
Carica e scarica di un condensatore
Il transitorio è un metodo di studio dell’evoluzione delle grandezze elettriche in presenza di un
cambiamento relativo ad una capacità.
Per studiare il transitorio occorre conoscere due aspetti primari riferiti alle capacità.
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La tensione ai capi del condensatore non può mai variare bruscamente, mentre la corrente
può subire questa variazione.
In corrente continua, a transitorio esaurito, la corrente al condensatore è uguale a 0.
Analiziamo il seguente circuito
Fornendo continuamente della corrente,
il condensatore si andrà a caricare, sino
a raggiungere il livello massimo di
tensione, ovvero V1, in questo caso
15V.
Il condensatore, nel tempo, raggiungerà
il 63% del regime dopo 1 tau(τ).
A circa 5 τ la tensione sarà a pieno
regime, quindi raggiungerà i 15 Volt di
V1.
La simulazione mostra proprio questo.
1 τ vale Req * C.
In questo caso τ varrà circa 10u, dopo 1
τ infatti la linea verticale mostra che
siamo arrivati al 63% di 15V, ovvero
9.45V.
Il grafico mette in evidenza anche il
fatto che dopo 5 tau, circa 50u, il
condensatore arriva a regime.
La linea blu sta ad intendere la Tensione
ai capi del condensatore, mentre la linea
rossa indica l’intensità di corrente.
Se la tensione, con il tempo cresce, cioè
il condensatore si carica, l’intensità di
corrente va via via diminuendo.
Introduzione alle onde quadre
Introduciamo un nuovo componente che ci sarà utile nella realizzazione di onde quadre:
Per poter rappresentare l’inda quadra, questo componente accetta una serie di parametri di
definizione dell’onda stessa.
Su microcap possiamo classificarli nel seguente modo:
dove:
Le onde quadre, definito un periodo, possono essere classificate in onde rettangolari se il ciclo di
lavoro(duty cycle) è maggiore del 50% del periodo, onde impulsive se il duty cycle è minore del
50%, mentre se il ciclo di lavoro equivale a ½ del periodo, parleremo di onde quadre.
Un transitorio può avvenire in due modi diversi sotto l’impulso di un’onda quadra.
Se i 5τ necessari per portare a regime un condensatore sono maggiori, in termini di tempo,
dell’impulso dell’onda quadra, allora ci troveremo in una situazione dove il condensatore si carica,
ma non riuscendo ad arrivare a regime, si scarica quando l’impulso va a 0, successivamente cerca di
ricaricarsi.
Se i 5τ sono in termini di tempo, minori dell’impulso dell’onda quadra, allora il condensatore
riuscirà nei sui processi di carica e scarica, arrivando a regime ed attendendo un segnale dal
generatore.
Otterremo dunque un qualcosa del genere
Dati relativi il generatore(microcap):
Circuito:
Analisi:
In rosso è evidenziata l’analisi dell’onda quadra del generatore mentre in blu possiamo vedere il
transitorio del condensatore.
Dall’analisi sono quindi facilmente distinguibili i tempi di carica e scarica del condensatore stesso.
Il condensatore raggiunge regime in un tempo di 5 τ che è minore della metà di un periodo quindi
riesce a passare senza problemi i passaggi di carica e scarica.
Carica e scarica di un condensatore
Vediamo grazie ad un pratico esercizio, come si può analizzare il transitorio di carica e scarica di un
condensatore.