Specializzazione Informatica Abacus Corso di elettronica classe 5°
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Specializzazione Informatica Abacus Corso di elettronica classe 5° MAPPA CONCETTUALE N.1 DIAGRAMMI TEMPORALI SEGNALI SINUSOIDALI PERIODICI APERIODICI RAPPRESENTAZIONE NEL DOMINIO DEL TEMPO ANALOGICI SPETTRI SCOMPOSIZIONE ARMONICA RAPPRESENTAZIONE NEL SEGNALI DOMINIO DELLE FREQUENZE DIGITALI DEGRADO DELL’INFORMAZIONE DURANTE LA TRASMISSIONE Il segnale analogico che arriva al destinatario deve essere una copia il più possibile esatta del segnale trasmesso. Le cause di degradamento sono : RUMORE : RUMORE TERMICO, DISTURBI, INDUZIONE ELETTROMAGNETICA DISTORSIONE : DI AMPIEZZA, DI FASE, DI NON LINEARITÀ Per avere una buona qualità della trasmissione occorre rendere minimo l’effetto del rumore e della distorsione Il segnale digitale che arriva al destinatario deve essere riconoscibile; non importa che abbia la stessa forma del segnale trasmesso. I segnali digitali hanno una grande immunità al rumore e alla distorsione e possono essere rigenerati. Per avere una buona qualità della trasmissione occorre rendere minimo il tasso di errore T. T = N° simboli errati / N° simboli trasmessi Specializzazione Informatica Abacus Corso di elettronica classe 5° MAPPA CONCETTUALE N.2 SEGNALE ARMONICO Segnale formato da un’unica sinusoide v(t) = VM sen (2ft ) v(t) valore istantaneo VM ampiezza f frequenza sfasamento + anticipo – ritardo t tempo (variabile indipendente) Disegnare il segnale Nel dominio del tempo Nel dominio delle frequenze (spettro di ampiezza e di fase) Valor medio = 0 _ Valore efficace = VM / 2 Segnale armonico con valor medio diverso da zero Se un segnale armonico entra in un quadripolo lineare, può essere attenuato, amplificato, sfasato, ma non distorto. v(t) = Vm + VM sen (2ft ) Vm valor medio RELAZIONE INGRESSO-USCITA QUADRIPOLO LINEARE Quadripolo formato da: resistori, condensatori, induttori, amplificatori lineari. Dominio del tempo : equazione differenziale Dominio delle frequenze : funzione complessa di f (funzione di trasferimento) Generalmente un quadripolo lineare ha una banda passante limitata (passa-basso, passa-alto, passa-banda). Saper determinare l’attenuazione e lo sfasamento introdotto da un quadripolo lineare su un segnale armonico Saper ricavare la funzione di trasferimento di un quadripolo del 1° ordine passa-basso o passa-alto. Saper ricavare dalla funzione di trasferimento l’espressione del guadagno e dello sfasamento e saperle rappresentare. Specializzazione Informatica Abacus Corso di elettronica classe 5° MAPPA CONCETTUALE N.3 SEGNALE COMPLESSO SEGNALE PERIODICO Segnale non sinusoidale È composto da SEGNALE NON PERIODICO È composto da infinite armoniche con frequenze che possono assumere tutti gli infiniti valori compresi in un certo range. una costante (valor medio) infinite armoniche di frequenza multipla di quella del segnale con ampiezza via via decrescente Serie di Fourier Trasformata di Fourier f f Se un segnale complesso entra in un quadripolo lineare a banda limitata viene distorto : Dominio del tempo : il segnale di uscita ha una forma diversa Dominio delle frequenze : il segnale di uscita ha spettri diversi Distorsione di ampiezza e di fase Un segnale che varia velocemente ha uno “spettro largo” Un segnale che varia lentamente ha uno “spettro stretto” Un segnale impulsivo ha una banda spettrale infinita, ma la banda informativa è limitata ed è compresa tra 0 e fz (frequenza di cifra) ed è inversamente proporzionale alla durata degli impulsi : fz = 1/T0 MAPPA CONCETTUALE N. 4 : CIRCUITI RC Se un circuito è costituito da una sola maglia con un unico generatore di tensione, la forza elettromotrice del generatore è uguale alla somma delle cadute di tensione sugli elementi passivi presenti nella maglia. (2° principio di Kirchhoff). In regime variabile le relazioni tensione-corrente sono la seguente : RESISTENZA : CONDENSATORE : Quando si collega un carico resistivo ad un bipolo attivo o ad un quadripolo si ha ATTENUAZIONE Solo se la resistenza interna del bipolo o quella di uscita del quadripolo è trascurabile rispetto a quella del carico non c’è attenuazione In continua, un condensatore si comporta come un interruttore aperto v(t) = R i(t) i(t) = C dv(t) / dt In continua, i filtri RC passa-basso si comportano come degli attenuatori : Un condensatore per variare la tensione ai suoi capi ha bisogno di tempo. a vuoto vo(t) = vi(t) a carico con A < 1 vo(t) = Avi(t) Quando in ingresso ad un circuito RC viene applicato un gradino, le tensioni vC(t) e vR(t) si portano alla nuova situazione di equilibrio in un certo tempo (transitorio) con una legge di tipo esponenziale : In continua, i filtri RC passa-alto non lasciano passare il segnale : vo(t) = 0 in ogni caso Finito il transitorio, la situazione è quella che ci sarebbe in continua, con un segnale di ingresso pari a quello che c’è dopo il gradino. La Vfin si determina tenendo conto di ciò. v(t) = Vfin + (Vin – Vfin) e-t/ a con = RC costante di tempo In un circuito RC del 1° ordine funzionante a vuoto, la situazione immediatamente successiva al presentarsi di un gradino in ingresso (Vin) è la seguente: la vC(t) è uguale a quella precedente al gradino; la vR(t) è uguale a quella precedente al gradino sommata algebricamente al gradino di ingresso (l’effetto si fa sentire tutto sulla resistenza). Se il segnale di ingresso presenta un secondo gradino prima che il transitorio sia esaurito, per conoscere la situazione immediatamente successiva al secondo gradino occorre determinare (mediante la funzione esponenziale) i valori a cui erano giunti vC(t) e vR(t) immediatamente prima. A carico la costante di tempo diminuisce : = Req C con Req = R RL Specializzazione Informatica Abacus Corso di elettronica classe 5° MAPPA CONCETTUALE N. 5 ANALISI DI CIRCUITI ELETTRICI IN REGIME SINUSOIDALE Dominio del tempo per qualsiasi segnale Relazione tensione-corrente v(t) = R i(t) i(t) = C dv(t) / dt v(t) = L di(t) / dt Dominio del tempo per segnali sinusoidali Dominio delle frequenze relazioni vettoriali v(t) = VM sen t V = VM 0 i(t) = IM sen t IM = VM / R I =V/R i(t) = IM cos t IM = CVM I = j CV i(t) = - IM cos t IM = VM / L I = V / j L Darne una spiegazione Saperle ricavare con la regola della derivazione Interpretarne il significato Saperle ricavare Interpretarne il significato Interpretarne il significato Saperle rappresentare graficamente Saperle rappresentare con diagrammi vettoriali IMPEDENZA Z=V/I V= ZI resistenza condensatore induttanza Z=R Z = -j 1/C = -j XC Z = jL = j XL V= RI V = -j XC I V = j XL I In regime sinusoidale, quando si esegue l’analisi vettoriale dei circuiti elettrici, valgono gli stessi principi visti per i sistemi in continua. Le relazioni che si ottengono sono però di tipo complesso. Specializzazione Informatica Abacus Corso di elettronica classe 5° MAPPA CONCETTUALE N. 6 ANALISI IN FREQUENZA DEI QUADRIPOLI LINEARI vi(t) vo(t) QUADRIPOLO LINEARE R-L-C vi(t) sinusoidale vo(t) sinusoidale Vo / Vi = f() vi(t) = Vi sen (t + i) vo(t) = Vo sen (t + o) o - i = () stessa frequenza di vi(t) ampiezza e fase diverse Per descrivere il funzionamento di un quadripolo lineare al variare della frequenza del segnale di ingresso occorre conoscere f() e () Per determinare f() e () abbiamo due metodi : - metodo vettoriale - metodo delle trasformate di Fourier Entrambi i metodi ci permettono di determinare una funzione complessa di : F(j ) di modulo F() e argomento ( ) Questa funzione complessa è detta Funzione di Trasferimento Corso di elettronica COME SI ESEGUE L’ANALISI IN FREQUENZA SOSTITUZIONE dei CONDENSATORI e delle INDUTTANZE con le rispettive REATTANZE C -j / C L JL DETERMINAZIONE del VETTORE DI USCITA Vo in funzione del VETTORE DI INGRESSO Vi applicando i principi dell’elettrotecnica CALCOLO per determinare la FUNZIONE DI TRASFERIMENTO nella forma più adeguata per l’analisi successiva Vo / Vi = F (j) DETERMINAZIONE del MODULO e della FASE della FUNZIONE DI TRASFERIMENTO in funzione di RAPPRESENTAZIONE GRAFICA del modulo e della fase della funzione di trasferimento DIAGRAMMI DI BODE
