manuale
cremonese
La nuova edizione del Manuale Cremonese di Elettronica è stata profondamente rivista e aggiornata per rispondere alle esigenze didattiche dei Nuovi Istituti
Tecnici, in particolare per l’indirizzo di Elettronica ed Elettrotecnica nell’articolazione Elettronica.
In un solo volume ora sono raccolte le discipline propedeutiche (che affrontano argomenti che dovrebbero essere già acquisiti, ma che si è ritenuto utile riproporre nelle linee essenziali per consentire sempre allo studente una loro agevole
consultazione) e la trattazione specialistica (elettronica, nozioni di elettrotecnica, di macchine elettriche ma anche automazione e telecomunicazioni).
Un manuale completo che accompagna lo studente durante lo studio e all’esame, ma che è di efficace consultazione anche per il professionista affermato:
si spazia da discipline fondamentali quali la fisica e la matematica a specifici approfondimenti (statistica, matematica finanziaria) sino ad argomenti di stringente
attualità, come la piattaforma Arduino, l’impatto ambientale, i rifiuti, la qualità e la
sicurezza nei luoghi di lavoro.
ELETTRONICA
Consentito durante la prova di esame, indispensabile per la preparazione!
manuale
cremonese
ELETTRONICA
Quarta edizione
Per i Nuovi Tecnici a indirizzo
Elettronica ed Elettrotecnica
articolazione Elettronica
• DISCIPLINE PROPEDEUTICHE
• ELETTRONICA ed ELETTROTECNICA
• AUTOMAZIONE
• TELECOMUNICAZIONI
Nella collana dei Manuali Cremonese Zanichelli: Elettronica, Meccanica,
Elettrotecnica, Informatica e Telecomunicazioni, Geometra
http://dizionaripiu.zanichelli.it/cremonese
MAN CREMONESE*ELETTRONICA 4ED(CR)
ISBN 978-88-08-15793-5
Al pubblico € 64,00 • • •
In caso di variazione Iva o cambiamento prezzo
consultare il sito o il catalogo dell’editore
9 788808 157935
www.zanichelli.it
5 6 7 8 9 0 1 2 3 (26M)
Pantone 130C Pantone 485C NERO
15793MCElettronica
III
PREFAZIONE
La quarta edizione del manuale Cremonese di Elettronica è stata profondamente rivista, sintetizzata e aggiornata per rispondere alle esigenze didattiche dei Nuovi Istituti Tecnici, in particolare per
l’indirizzo di Elettronica ed Elettrotecnica nell’articolazione Elettronica.
Un unico volume raccoglie ora le discipline propedeutiche e la trattazione specialistica.
La prima parte, propedeutica, contiene argomenti che dovrebbero essere già acquisiti, ma che si è
ritenuto utile riproporre nelle linee essenziali per consentire sempre allo studente una loro agevole consultazione. La sezione è anche stata aggiornata e in alcuni casi profondamente rivista (fisica,
matematica) per rendere la trattazione dei contenuti coerente con le attuali indicazioni ministeriali
sulle materie di insegnamento; si è inoltre ritenuto utile aggiungere specifici approfondimenti (statistica, matematica finanziaria, impatto ambientale, rifiuti, qualità e sicurezza nei luoghi di lavoro).
Nella successiva parte specialistica si è privilegiata la componente disciplinare caratterizzante: si
è intervenuti sulla parte di elettronica aggiornando e rendendo più agile la consultazione, in particolare nei capitoli sui filtri elettronici, ora riuniti in un’unica trattazione più snella, operativa e vicina all’attuale pratica didattica. È stata ampliata la parte relativa ai microprocessori e microcontrollori, con l’inserimento della trattazione relativa alla piattaforma Arduino. Si è infine unificato
in un capitolo amplificatori a transistor la trattazione sulle reti di polarizzazione e sull’amplificazione dei segnali analogici.
La stretta attinenza del programma di elettronica con le materie di automazione e di telecomunicazioni (pur appartenenti a indirizzi e articolazioni diverse) ha convinto i curatori a dedicare due sezioni aggiuntive a temi che rientrano per tradizione nel programma di questa articolazione.
L’editore desidera ringraziare i curatori scientifici e didattici: in particolare Antonino Liberatore
per la parte propedeutica e la grande esperienza della manualistica Cremonese messa a disposizione; Licia Marcheselli per i continui consigli sulla didattica e sulle prospettive dell’insegnamento
nei Nuovi Tecnici; Giovanni Naldi per la supervisione scientifica e il controllo dell’aggiornamento; Stefano Mirandola per aver curato con grande dedizione la parte specialistica dando nuova forza a un manuale ormai classico.
Un ringraziamento infine a tutti i collaboratori, citati nella tavola degli autori, provenienti da Università, Aziende e Istituti tecnici, per il grande impegno profuso.
Settembre 2014
l’Editore
IV
AUTORI
Angeletti Laura Disegno tecnico
Bandini Massimiliano Sicurezza nei luoghi di lavoro:
strumenti e metodi per l’analisi e la valutazione dei rischi
Baroncelli Marco Sensori e circuiti applicativi
Beccari Mario Impianti per il trattamento e lo
smaltimento dei rifiuti
Bertazioli Onelio Telecomunicazioni. Richiami di
nozioni fondamentali • Segnali • Decibel • S/N, rumore,
distorsioni e interferenze • Portanti fisici • Fibre ottiche
• Portante radio • Tecniche di modulazione analogiche •
Digitalizzazione dei segnali analogici • Caratteristiche
generali dei sistemi digitali e dati • Tecniche di
trasmissione per segnali digitali
Bonoli Alessandra Impatto ambientale • Impianti per il
trattamento e lo smaltimento dei rifiuti
Borchi Emilio Fisica
Cabrucci Andrea Unità di misura
Carfagni Monica Disegno tecnico • Autocad 2D
Carrara Gianfranco Disegno tecnico
Cavalli Camilla Disegno tecnico
Cavalli Maria Adelaide Disegno tecnico
Citti Paolo Sicurezza nei luoghi di lavoro: strumenti e
metodi per l’analisi e la valutazione dei rischi • Qualità
nel contesto industriale
Dapporto Paolo Chimica
Di Giuda Giuseppe Martino Impatto ambientale •
Impianti per il trattamento e lo smaltimento dei rifiuti
Ferrario Marco Lino Tecnologie informatiche
Giorgetti Alessandro Qualità nel contesto industriale
Grasso Francesco Energie rinnovabili • Risparmio ed
efficienza energetica
Guidi Paolo Principi di economia e matematica
finanziaria • Disegno elettrico ed elettronico • Sensori e
circuiti applicativi • Sistemi di acquisizione, elaborazione
e distribuzione dati • Sistemi di controllo analogici
e digitali • Controllori logici programmabili (PLC)
• Automazione civile. La domotica • Software per
l’automazione industriale
Laffi Maria Cristina Disegno tecnico
Lamborghini Stefano Disegno tecnico
Landi Nedo Controllori logici programmabili (PLC)
Liberatore Antonino Complementi di matematica •
Elettrotecnica • Macchine elettriche • Amplificatori a
transistor • Oscillatori e generatori di segnale • Disegno
elettrico ed elettronico
Lorusso Nicola Elettronica digitale • Microprocessori e
microcontrollori • Sistemi di acquisizione, elaborazione e
distribuzione dati
Manetti Stefano Amplificatori operazionali
Marcheselli Licia Matematica • Complementi di
matematica • Statistica e calcolo delle probabilità
Marini Mauro Matematica • Complementi di matematica
• Statistica e calcolo delle probabilità
Mariotti Alberto Controllori logici programmabili (PLC)
Martini David Misure elettriche ed elettroniche
Martini Pietro Misure elettriche ed elettroniche •
Amplificatori a transistor • Oscillatori e generatori di
segnale • Elettronica di potenza • Tecnologie elettroniche
Mirandola Stefano Microprocessori e microcontrollori
• Filtri elettronici
Monti Michele Tecnologie industriali: materiali e
lavorazioni • Elettrotecnica • Macchine elettriche • Motori
a commutazione elettronica
Monticelli Maurizio Energie rinnovabili • Risparmio
ed efficienza energetica • Certificazione ed efficienza
energetica degli edifici
Naldi Giovanni Unità di misura
Nesi Stefania Chimica
Pagnotta Romano Impatto ambientale
Pallante Piero Fisica
Parretti Chiara Qualità nel contesto industriale
Patelli Stefano Principi di economia e matematica
finanziaria
Pezzi Mario Elettrotecnica • Macchine elettriche • Motori
a commutazione elettronica
Poggi Marco Unità di misura • Disegno tecnico
Reatti Alberto Macchine elettriche
Sammarone Sergio Tecnologie industriali: materiali e
lavorazioni
Tortoli Piero Amplificatori operazionali
Volpe Yary Autocad 2D
V
INDICE GENERALE
DISCIPLINE PROPEDEUTICHE
1 MATEMATICA
1. GEOMETRIA ..........................................................3
1.1. Formulario di geometria euclidea .......................3
1.2. Geometria analitica nel piano .............................6
1.3. Geometria analitica nello spazio .........................7
2. RICHIAMI DI ALGEBRA DEGLI INSIEMI ................8
2.1. Principali operazioni .........................................8
2.2. Principali relazioni ............................................9
2.3. Proprietà di relazioni e operazioni .......................9
2.4. Principio di dualità ............................................10
2.5. Teorema di De Morgan ......................................10
2.6. Operatori funzionalmente completi .....................11
2.7. Introduzione all’algebra di Boole ........................11
3. STRUTTURE ALGEBRICHE ....................................12
3.1.Gruppo ............................................................12
3.2.Campo .............................................................13
3.3. Spazio vettoriale ...............................................13
3.4. Applicazioni lineari ...........................................13
4. POTENZE DI NUMERI ............................................13
5. RADICALI E OPERAZIONI SU DI ESSI ....................14
6. LOGARITMI DI NUMERI ........................................15
7. POLINOMI .............................................................15
7.1.Generalità ........................................................15
7.2. Regola di Ruffini ..............................................15
7.3. Massimo comune divisore .................................16
7.4.Fattorizzazione .................................................16
7.5. Relazioni tra coefficienti e radici ........................16
8. EQUAZIONI E DISEQUAZIONI DI I E II GRADO .....17
8.1. Identità ed equazioni .........................................17
8.2. 2. Disequazioni .................................................17
9. TRIGONOMETRIA ..................................................18
9.1. Le funzioni goniometriche .................................18
9.2. Le equazioni goniometriche ...............................18
9.3. Trigonometria piana ..........................................18
9.4. Risoluzione delle figure piane ............................21
10. NUMERI COMPLESSI .............................................21
10.1.Definizione ....................................................21
10.2. Forma algebrica ..............................................21
10.3. Forma trigonometrica ......................................26
10.4. Forma esponenziale e formule di Eulero ............26
10.5.Radici ............................................................27
11. FUNZIONI REALI ...................................................27
11.1.Generalità ......................................................27
11.2. Grafici di funzioni elementari ...........................27
11.3. Funzioni algebriche .........................................30
11.4. Funzioni razionali ...........................................30
11.5. Funzioni monotone .........................................30
11.6. Funzione composta .........................................31
11.7. Funzione inversa .............................................31
11.8.Limiti .........................................................31
11.9. Teoremi sui limiti ...........................................33
11.10. Limiti notevoli ...............................................34
11.11. Infinitesimi e infiniti ......................................34
11.12. Funzioni continue ..........................................35
12. CALCOLO DIFFERENZIALE ...................................36
12.1.Derivate .........................................................36
12.2. Regole di derivazione ......................................37
12.3. Derivate di funzioni elementari ........................37
12.4. Derivata di funzione composta .........................37
12.5. Teoremi sulle funzioni derivabili ......................37
12.6. Massimi e minimi ...........................................38
12.7. Forme indeterminate .......................................39
12.8. Derivate successive .........................................40
13. CALCOLO INTEGRALE ..........................................40
13.1.Primitive ........................................................40
13.2. Regole di integrazione .....................................40
13.3. Integrazione di funzioni razionali .....................42
13.4. Integrale definito: definizione e proprietà ..........42
13.5. Tavola di integrali definiti ................................43
14. SERIE .....................................................................43
14.1.Successioni ....................................................43
14.2. Teoremi sui limiti ............................................45
14.3. Serie numeriche ..............................................45
14.4. Criteri di convergenza .....................................45
14.5. Somma e prodotto di due serie .........................46
14.6. Serie di potenze ..............................................47
14.7. Serie di Taylor ................................................48
14.8. Sviluppi di funzioni elementari .........................48
15. EQUAZIONI DIFFERENZIALI .................................48
15.1. Equazioni differenziali del primo ordine ............48
15.2. Equazioni differenziali lineari ..........................51
15.3. Equazioni lineari a coefficienti costanti .............52
15.4. Sistemi lineari ................................................53
2 COMPLEMENTI DI MATEMATICA
1. MATRICI E SISTEMI LINEARI ................................55
1.1.Matrici .............................................................55
1.2.Determinante ....................................................55
1.3. Proprietà del determinante .................................56
1.4. Operazioni tra matrici ........................................57
1.5. Matrice inversa e matrice aggiunta ......................57
1.6. Matrice esponenziale .........................................58
1.7. Autovalori e autovettori .....................................58
1.8. Sistemi lineari ..................................................58
2. CRITERIO DI HURWITZ .........................................59
3. STABILITÀ DI UNA EQUAZIONE
DIFFERENZIALE ....................................................60
4. FUNZIONI DI PIÙ VARIABILI .................................60
4.1. Derivate parziali ...............................................60
4.2. Derivata di funzione composta ...........................61
VI Manuale Cremonese di ELETTRONICA
4.3. Analisi vettoriale ..............................................62
4.4. Derivata direzionale ..........................................62
4.5. Funzioni implicite .............................................62
4.6. Massimi e minimi .............................................63
4.7. Derivazione e integrazione .................................63
4.8. Curve e integrale curvilineo ...............................63
5.ANALISI COMPLESSA ...........................................64
5.1. Funzioni elementari ..........................................64
5.2. Funzioni analitiche ............................................65
5.3.Integrale ..........................................................65
5.4. Serie di Taylor e di Laurent ................................66
5.5.Singolarità .......................................................66
5.6.Residui ............................................................67
5.7. Funzioni reali positive .......................................67
6.FUNZIONI DI BESSEL ............................................68
6.1. Gamma euleriana ..............................................68
6.2. Funzioni di Bessel .............................................68
7.ANALISI DI FOURIER ............................................68
7.1. Sviluppo in serie di Fourier
di funzioni periodiche ........................................68
7.2. Forma complessa dello sviluppo
in serie di Fourier ..............................................69
7.3. L’integrale e la trasformata di Fourier ..................72
8.TRASFORMATA DI LAPLACE .................................72
8.1.Generalità ........................................................72
8.2. Definizione di trasformata di Laplace ..................72
8.3. Trasformata inversa ...........................................73
8.4. Proprietà della trasformata .................................73
8.5.Scomposizione in fratti semplici (frazionamento
parziale). Trasformata inversa ............................76
8.6. Teorema del valore iniziale ................................77
8.7. Teorema del valore finale ...................................77
8.8. Soluzioni delle equazioni integrodifferenziali ......77
9.TRASFORMATA ZETA (Z) .......................................78
9.1.Premessa ..........................................................78
9.2.Definizioni .......................................................78
9.3. Esempi di trasformata Z .....................................78
9.4. Proprietà della trasformata Z ..............................79
9.5. Convoluzione discreta .......................................80
9.6. Trasformata inversa ...........................................80
9.7. Risoluzione di equazioni alle differenze ..............80
3 STATISTICA E CALCOLO DELLE
PROBABILITÀ .....................................................85
1.CALCOLO COMBINATORIO ...................................85
1.1. Permutazioni semplici .......................................85
1.2. Disposizioni semplici ........................................85
1.3. Combinazioni semplici. Binomio di Newton ........85
1.4. Disposizioni con ripetizione ...............................86
1.5. Combinazioni con ripetizione .............................86
1.6. Permutazioni con ripetizione. Polinomio di
Leibnitz ...........................................................86
2.STATISTICA ...........................................................86
2.1. Popolazione, carattere, frequenza .......................86
2.2. I dati statistici ...................................................87
2.3. Gli indici di posizione centrale ...........................87
2.4. Gli indici di variabilità .......................................87
2.5. I rapporti statistici .............................................87
2.6. L’interpolazione statistica .................................87
2.7. La dipendenza, la regressione e la correlazione ....87
3.CALCOLO DELLE PROBABILITÀ ...........................88
3.1. Gli eventi .........................................................88
3.2. La concezione classica della probabilità ..............88
3.3. La concezione statistica della probabilità .............88
3.4.
3.5.
3.6.
3.7.
3.8.
3.9.
3.10.
3.11.
3.12.
3.13.
3.14.
3.15.
3.16.
La concezione soggettiva della probabilità .........88
L’impostazione assiomatica della probabilità .....89
La probabilità della somma logica di eventi .......89
La probabilità condizionata ..............................89
La probabilità del prodotto logico di eventi ........89
Il problema delle prove ripetute ........................89
Il teorema di Bayes .........................................89
I giochi aleatori ...............................................89
Le variabili casuali discrete
e le distribuzioni di probabilità .........................89
I valori caratterizzanti una variabile
casuale discreta ...............................................90
Le distribuzioni di probabilità di uso frequente .... 90
Le variabili casuali standardizzate ....................90
Le variabili casuali continue .............................90
4.STATISTICA INFERENZIALE ..................................91
4.1. La popolazione e il campione ............................91
4.2. I parametri della popolazione
e del campione ..................................................92
4.3. La distribuzione della media campionaria ............92
4.4. Particolari distribuzioni campionarie ...................92
4.5. Gli stimatori e le loro proprietà ...........................92
4.6. La stima puntuale ..............................................92
4.7. La stima per intervallo della media .....................93
4.8. La stima per intervallo della differenza fra due
medie ..............................................................93
4.9. La stima per intervallo di una percentuale ............93
4.10.La verifica delle ipotesi .....................................94
5.TEORIA DEGLI ERRORI .........................................94
5.1.Generalità ........................................................94
5.2. Misurazioni eseguite con lo stesso
grado di precisione ............................................95
5.3. Misurazioni eseguite con diverso
grado di precisione ............................................96
5.4. Misurazioni indirette e
propagazione degli errori ...................................96
4 UNITÀ DI MISURA
1.GENERALITÀ .........................................................99
2.GRANDEZZE FONDAMENTALI
E RELATIVE UNITÀ ...............................................99
3.MULTIPLI E SOTTOMULTIPLI ................................100
3.1. Esempi di applicazione ......................................100
3.2. Uso delle unità SI e dei loro multipli e
sottomultipli .....................................................100
4.GRANDEZZE FISICHE E UNITÀ DI MISURA ...........100
5.TABELLE DI CONVERSIONE ..................................107
6.IMPIEGO DELLE TABELLE DI CONVERSIONE
DELLE UNITÀ DI MISURA .....................................110
6.1.Premessa ..........................................................110
6.2. Note esplicative ................................................110
5FISICA
1.VETTORI ................................................................111
1.1. Grandezze scalari e vettoriali .............................111
1.2. Somma e differenza di due vettori .......................112
1.3. Prodotto scalare ................................................112
1.4. Prodotto vettoriale ............................................112
2.CINEMATICA .........................................................113
2.1. Cinematica del punto materiale ..........................113
2.2. Cinematica del corpo rigido ...............................115
3.STATICA ................................................................115
3.1. Le forze ...........................................................115
3.2. Forze elastiche, forza peso, forze di attrito ...........116
INDICE GENERALE VII
3.3. Condizioni per l’equilibrio .................................117
4.DINAMICA .............................................................118
4.1. Principio di inerzia e sistemi di riferimento
inerziali ...........................................................118
4.2. Secondo principio della dinamica per un punto
materiale ..........................................................118
4.3. Quantità di moto di un punto materiale ................119
4.4. Lavoro di una forza e potenza .............................119
4.5. Energia potenziale ed energia cinetica .................120
4.6. Conservazione dell’energia meccanica ................120
4.7. Principio di azione-reazione
e dinamica dei sistemi .......................................121
4.8. Dinamica del corpo rigido ..................................122
4.9. Gravitazione universale .....................................124
4.10.Moti armonici e periodici ...................................125
4.11.Problemi di urto ................................................125
5.PROPRIETÀ MECCANICHE DEI SOLIDI .................126
6.FLUIDI ...................................................................127
6.1.Pressione .........................................................127
6.2. Statica dei fluidi ................................................128
6.3. Statica dell’atmosfera ........................................128
6.4. Legge di Boyle e Mariotte ..................................129
6.5. Dinamica dei fluidi ...........................................129
7.TERMODINAMICA .................................................131
7.1.Temperatura .....................................................132
7.2. Dilatazione termica dei solidi e dei liquidi ...........132
7.3. Equazione di stato .............................................133
7.4.Calore ..............................................................133
7.5. Cambiamenti di stato .........................................134
7.6. Trasmissione del calore .....................................136
7.7. Primo principio della termodinamica ..................137
7.8. Secondo principio della termodinamica ...............137
8.CAMPO ELETTRICO ...............................................139
8.1. La carica elettrica e le sue proprietà ....................139
8.2. La Legge di Coulomb ........................................139
8.3. Campo elettrico e potenziale elettrico ..................140
8.4. Corrente elettrica e leggi di Ohm ........................142
9.CAMPO MAGNETICO .............................................144
9.1. Induzione elettromagnetica ................................146
10. OTTICA ..................................................................147
10.1. Caratteristiche della radiazione luminosa ...........147
10.2. Ottica geometrica ............................................147
10.3. Ottica fisica ....................................................151
11. ONDE .....................................................................154
11.1. Generalità sulle onde .......................................154
11.2. Velocità di propagazione delle onde ..................155
11.3. Energia trasportata dalle onde ..........................156
11.4.Interferenza ....................................................156
11.5. Onde stazionarie .............................................156
11.6.Battimenti ......................................................157
11.7. Onde sonore ed Effetto Doppler .......................157
6 CHIMICA
1.CHIMICA GENERALE, INORGANICA E
ORGANICA ............................................................159
1.1. Atomo e sistema periodico degli elementi ............159
1.2. Legame chimico e composti chimici ...................166
1.3. Reazioni chimiche e stechiometria ......................176
1.4. Equilibri chimici ...............................................177
1.5. L’energia e la velocità di reazione .......................180
1.6. Ossidoriduzioni e Elettrochimica ........................182
1.7. Chimica nucleare ..............................................185
1.8. Chimica inorganica ...........................................187
1.9. Chimica organica ..............................................194
7 TECNOLOGIE INFORMATICHE
1.RAPPRESENTAZIONE NUMERICA
DELL’INFORMAZIONE ..........................................201
1.1. Le macchine e le informazioni ............................201
1.2. Sistemi di numerazione .....................................201
1.3. Codifiche binarie ..............................................203
2.STRUTTURA DEI SISTEMI DI ELABORAZIONE .....209
2.1. Introduzione ai sistemi di elaborazione ................209
2.2. Strutture di memorizzazione dei dati ...................211
2.3. Comunicazione fra elaboratori ...........................213
3.PRINCIPALI SISTEMI OPERATIVI ..........................216
3.1.Windows ..........................................................216
3.2.Linux ...............................................................222
3.3.Android ...........................................................225
3.4. Mac OS X ........................................................228
3.5. Altri sistemi operativi per dispositivi mobili ........230
4.PRINCIPALI APPLICAZIONI ...................................233
4.1.Wordprocessor ..................................................233
4.2. Fogli elettronici ................................................236
4.3. Visual Basic for Applications .............................242
4.4.Presentazioni ....................................................258
4.5. Altre applicazioni .............................................259
8 DISEGNO TECNICO
1.NORME FONDAMENTALI ......................................267
1.1. Formato dei fogli ..............................................267
1.2. Tipi e grossezza delle linee ................................267
1.3. Scale di rappresentazione ..................................268
1.4. Requisiti generali per la scrittura ........................275
2.COSTRUZIONI GEOMETRICHE ..............................275
2.1. Divisione di segmenti e di angoli ........................275
2.2. Ovali e ovoli .....................................................276
2.3. Le curve coniche ..............................................276
2.4.Ellissi ..............................................................276
2.5.Parabole ...........................................................277
2.6.Iperboli ............................................................277
3.PRINCIPI GENERALI DI RAPPRESENTAZIONE ......278
3.1. Rappresentazione in proiezione ortogonale ..........278
3.2. Rappresentazione in proiezione assonometrica .....280
3.3. Gli elementi fondamentali dell’assonometria .......280
3.4.Sezioni ............................................................280
3.5.Tratteggi ..........................................................282
3.6. Particolarità di rappresentazione .........................282
3.7.Quotatura .........................................................282
3.8.Complessivi .....................................................288
9 AUTOCAD 2D
1.INTRODUZIONE ....................................................291
2.AMBIENTE DI LAVORO .........................................291
3.IMMISSIONE DEI COMANDI ..................................294
4.IMMISSIONE DI COORDINATE ..............................295
5.CREAZIONE, ORGANIZZAZIONE E
VISUALIZZAZIONE DEL DISEGNO ........................295
5.1. Inizio di un nuovo disegno .................................295
5.2. Unità e formato dell’unità di disegno ..................296
5.3.Layer ...............................................................297
5.4. Spazio modello e spazio carta .............................299
5.5. Strumenti per la visualizzazione .........................300
6.STRUMENTI DI DISEGNO ......................................300
7.STRUMENTI DI MODIFICA ....................................300
8.BLOCCHI ...............................................................304
9.QUOTE E TESTI ......................................................309
9.1.Quote ..............................................................309
9.2. Stili di quota .....................................................309
VIII Manuale Cremonese di ELETTRONICA
9.3.Testi ................................................................312
9.4. Stili di testo ......................................................312
10 PRINCIPI DI ECONOMIA E MATEMATICA
FINANZIARIA
1.PRINCIPI DI ECONOMIA ........................................315
1.1. Bisogni, beni, utilità ..........................................315
1.2. La produzione ..................................................316
1.3. Il mercato .........................................................317
1.4. La moneta ........................................................317
1.5. Caratteristiche della moneta ...............................317
2.IMPRESA, AZIENDA E SOCIETÀ ............................318
2.1. Enti economici .................................................318
2.2.Impresa ............................................................318
2.3.Azienda ...........................................................319
2.4.Società .............................................................320
2.5. Organizzazione dell’impresa ..............................321
2.6. Fine dell’impresa ..............................................322
2.7. Utile dell’impresa .............................................322
3.CAPITOLATI E PREVENTIVI ..................................323
3.1.Contratto ..........................................................323
3.2.Capitolati .........................................................324
3.3.Preventivi ........................................................325
4.MATEMATICA FINANZIARIA .................................326
4.1. Interesse semplice .............................................326
4.2. Interesse composto ............................................326
4.3. Interesse convertibile ........................................327
4.4.Mutui ..............................................................328
4.5.Riparti .............................................................328
11 SICUREZZA NEI LUOGHI DI LAVORO: STRUMENTI
E METODI PER L’ANALISI E LA VALUTAZIONE DEI
RISCHI
1.INTRODUZIONE ....................................................331
2.DEFINIZIONI ..........................................................332
3.VALUTAZIONE DEI RISCHI ....................................333
4.MODALITÀ DI VALUTAZIONE DEI RISCHI ............333
5.PROCESSO DI VALUTAZIONE DEI RISCHI .............334
6.INDIVIDUAZIONE DEI PERICOLI ..........................335
7.STIMA DEI RISCHI .................................................337
8.MISURE DI TUTELA ...............................................337
9.PROCEDURE STANDARDIZZATE PER
PICCOLE E MEDIE IMPRESE ..................................341
10. DISPOSITIVI DI PROTEZIONE
INDIVIDUALE ........................................................344
12 QUALITÀ NEL CONTESTO INDUSTRIALE
1.DEFINIZIONE DI QUALITÀ ....................................351
2.INNOVATORI DELLA QUALITÀ .............................351
3.STORIA DELLA QUALITÀ ......................................351
4.NASCITA DELLE NORME ISO 9000 .........................353
5.ITER DI CERTIFICAZIONE .....................................356
6.DEFINIZIONE DEI REQUISITI E
ANALISI DEL CLIENTE ..........................................357
7.COSTI DELLA NON-QUALITÀ ................................358
8.APPROCCIO PER PROCESSI ...................................359
9.I SETTE STRUMENTI DELLA QUALITÀ .................360
9.1. Il diagramma causa-effetto .................................360
9.2. La stratificazione dei dati ...................................361
9.3. Le schede di controllo .......................................361
9.4.Istogramma ......................................................363
9.5. I diagrammi di correlazione ...............................365
9.6. Diagramma di Pareto .........................................365
10. CONTROLLO STATISTICO DELLA QUALITÀ .........366
10.1. La capacità di processo ....................................367
10.2. Le carte di controllo ........................................368
13 TECNOLOGIA INDUSTRIALE
1.PROPRIETÀ DEI MATERIALI .................................373
1.1. Tipi di materiali ................................................373
1.2. Tipi di proprietà ................................................373
2.PROVE DI LABORATORIO ......................................377
2.1. Relazione sollecitazione-deformazione ...............377
2.2. Prova di resistenza a trazione .............................377
2.3. Prova di resistenza a compressione .....................377
2.4. Prova di resistenza a flessione ............................378
2.5. Prova di resistenza a torsione .............................378
2.6. Prova di resistenza a taglio .................................378
2.7. Prova di resilienza Charpy .................................378
2.8. Prove di durezza ...............................................378
3.FERRO E SUE LEGHE .............................................380
3.1.Ferro ...............................................................380
3.2. Il processo siderurgico .......................................380
3.3. Il diagramma di stato delle leghe Fe–C ................381
3.4.Ghisa ...............................................................381
3.5.Acciaio ............................................................383
4.MATERIALI METALLICI NON FERROSI .................386
4.1. Alluminio e sue leghe ........................................386
4.2. Rame e sue leghe ..............................................386
4.3. Magnesio e sue leghe ........................................387
4.4. Altri elementi ...................................................387
4.5.Sinterizzati .......................................................388
5.MATERIALI NATURALI ..........................................388
5.1.Legno ..............................................................388
5.2.Rocce ..............................................................390
5.3. Materiali per costruzioni ....................................391
5.4.Ceramiche ........................................................391
5.5.Vetro ...............................................................391
6.RESINE SINTETICHE .............................................391
6.1. Resine termoplastiche .......................................391
6.2. Resine termoindurenti .......................................391
7.MATERIALI COMPOSITI ........................................392
7.1. Cemento armato ...............................................392
7.2. Compositi sintetici ............................................392
8.ALTRI MATERIALI .................................................392
8.1.Abrasivi ...........................................................392
8.2.Acidi ...............................................................392
8.3.Combustibili ....................................................392
8.4.Detergenti ........................................................392
8.5. Fibre tessili ......................................................392
8.6.Lubrificanti ......................................................393
8.7.Protettivi ..........................................................393
8.8.Refrattari .........................................................393
9.CICLO DI LAVORAZIONE ......................................393
9.1. Metodi di lavorazione ........................................393
9.2. Foglio di lavorazione .........................................393
9.3.Tracciatura .......................................................394
10. LAVORAZIONI AL BANCO .....................................394
10.1. Fissaggio del pezzo ........................................394
10.2. Criteri di sicurezza per le lavorazioni ...............394
10.3. Tipi di lavorazione .........................................394
10.4.Taglio .........................................................394
10.5.Limatura .......................................................395
10.6.Piallatura ......................................................395
10.7.Foratura ........................................................396
10.8.Alesatura ......................................................397
10.9.Levigatura .....................................................397
10.10.Piegatura .......................................................398
11. LAVORAZIONI ALLE MACCHINE UTENSILI ..........398
INDICE GENERALE IX
11.1.Tornitura ........................................................398
11.2.Fresatura ........................................................401
11.3.Rettificatura ...................................................404
12. COLLEGAMENTI ...................................................404
12.1. Tipi di collegamenti ........................................404
12.2.Filettatura ......................................................404
12.3.Incastri ..........................................................405
12.4.Saldatura ........................................................407
13. TRATTAMENTI TERMICI .......................................409
13.1. Ciclo termico ..................................................409
13.2.Tempra ..........................................................410
13.3.Rinvenimento .................................................410
13.4.Bonifica .........................................................410
13.5.Ricottura ........................................................410
13.6.Normalizzazione .............................................411
13.7.Cementazione .................................................411
13.8.Nitrurazione ...................................................411
14. AUTOMAZIONE .....................................................411
14.1. Macchine a controllo numerico ........................411
14.2. Centri di lavoro ...............................................412
14.3.Robot ............................................................413
14 IMPATTO AMBIENTALE
1.ALTERAZIONE DEI SISTEMI, ORIGINE DEGLI
INQUINANTI ..........................................................415
1.1.Generalità ........................................................415
1.2. L’inquinamento atmosferico ...............................415
1.3. Inquinamento del suolo e del sottosuolo ..............417
1.4. Inquinamento delle acque ..................................418
2.BASI NORMATIVE PER LA TUTELA DEL
PATRIMONIO AMBIENTALE: VALUTAZIONE DI
IMPATTO AMBIENTALE .........................................421
2.1. La Valutazione di Impatto Ambientale .................421
2.2. La tutela della qualità dell’aria ...........................423
2.3. Tutela del suolo ................................................424
2.4. Tutela delle acque .............................................424
15 IMPIANTI PER IL TRATTAMENTO
E LO SMALTIMENTO DEI RIFIUTI
1.PREMESSA .............................................................427
1.1. Definizione e classificazione dei rifiuti ................427
1.2. La scala di priorità dell’Unione Europea ..............428
1.3. Produzione e caratteristiche dei rifiuti urbani .......429
1.4. Produzione e caratteristiche dei rifiuti speciali e
dei rifiuti pericolosi ...........................................431
2.GESTIONE INTEGRATA DEI RIFIUTI ......................431
2.1. Raccolta differenziata e riciclo ...........................431
2.2.Compostaggio ..................................................432
2.3. Selezione e Trattamento Meccanico Biologico
(TMB) .............................................................435
2.4. Il combustibile da rifiuto (CDR) e il combustibile
solido secondario (CSS) ....................................437
2.5.Incenerimento ..................................................439
2.6.Discarica ..........................................................440
APPENDICE 1 – ESEMPI DI PROCEDURA DI GESTIONE
DI UN RIFIUTO SPECIALE .....................................445
APPENDICE 2 – IL SISTRI .............................................451
16 ENERGIE RINNOVABILI
1.INTRODUZIONE ....................................................453
1.1. Richiesta di energia primaria nel mondo ..............453
1.2. Bilancio elettrico italiano ...................................453
1.3. Le energie rinnovabili: dati attuali e potenzialità
di sviluppo .......................................................453
1.4. I limiti delle energie rinnovabili ..........................454
1.5. Accumulo dell’energia elettrica ..........................454
1.6. Riserve di energia primaria fossile
accertate e costi ................................................456
1.7. Costo di produzione dell’energia da
fonti rinnovabili ................................................456
1.8. Incentivi, contributi e finanziamenti: la
legislazione nazionale e comunitaria ...................458
1.9. Ritorno energetico sull’investimento energetico ...460
2.SOLARE FOTOVOLTAICO ......................................460
2.1. Descrizione del fenomeno fisico .........................460
2.2. Forme e tecnologie costruttive ............................462
2.3. Descrizione e componenti del sistema .................463
2.4. Funzionamento in isola e in rete .........................465
2.5.Dimensionamento .............................................466
2.6. Aspetti tecnici e normativi per l’installazione .......470
2.7. Esempio di dimensionamento di un
impianto fotovoltaico da 3 kW ...........................470
3.ENERGIA IDROELETTRICA ...................................471
3.1. Descrizione della risorsa idrica ...........................471
3.2. Tecnologie attuali ..............................................473
3.3. Modalità realizzative per impianti idroelettrici .....473
3.4. Aspetti tecnici e normativi .................................476
3.5. Esempi di impianti mini-idro ..............................477
4.ENERGIA EOLICA ..................................................477
4.1. Descrizione della risorsa eolica ..........................477
4.2. Calcolo della massima potenza ...........................479
4.3. Tecnologie attuali e forme costruttive ..................479
4.4. Scelta del sito e studio anemologico ....................480
4.5. Studio di fattibilità ............................................480
4.6. Impatto ambientale ...........................................481
4.7. Esempio di impianto .........................................481
5.BIOMASSE .............................................................482
5.1. Il principio fisico ..............................................482
5.2. Classificazione delle biomasse
per uso energetico .............................................483
5.3. Calcolo della disponibilità di biomasse ................483
5.4. Calcolo del potenziale energetico
delle biomasse ..................................................483
5.5. Il potere calorifico .............................................484
5.6. I processi di conversione energetica ....................485
5.7. Le filiere di conversione energetica .....................486
5.8. Tipologie di impianto e componenti
caratterizzanti ...................................................486
5.9. Dati e caratteristiche delle caldaie e dei generatori
alimentati a biomasse ........................................488
6.ENERGIA GEOTERMICA ........................................488
6.1.Introduzione .....................................................488
6.2. Le pompe di calore geotermiche .........................489
6.3. Definizione di EER e COP .................................490
6.4. Scambiatori geotermici ......................................491
6.5. Principali componenti .......................................491
6.6. La progettazione di un impianto geotermico ........492
6.7. Esempio di calcolo ............................................494
7.ALTRE FONTI RINNOVABILI .................................495
7.1. Energia da maree e moto ondoso ........................495
7.2. Solare termico ..................................................495
7.3. Solare termodinamico .......................................497
7.4. Sistemi ibridi ....................................................498
8.ALLACCIAMENTO ALLA RETE ELETTRICA E
MISURA DELL’ENERGIA ........................................498
8.1. Misura dell’energia elettrica prodotta ..................499
17 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA
1.INTRODUZIONE ....................................................503
X Manuale Cremonese di ELETTRONICA
1.1. Il ruolo del risparmio e dell’efficienza energetica .503
1.2. La legislazione europea .....................................505
1.3. La legislazione finanziaria per il risparmio
energetico ........................................................505
1.4. Titoli di efficienza energetica (TEE) ...................510
1.5. Emission Trading e protocollo di Kyoto ..............512
2.CONTRATTI DI SERVIZIO ENERGIA E RUOLO
DELL’ENERGY MANAGER .....................................513
2.1. Contratto di servizio energia ..............................513
2.2. Ruolo dell’energy manager ................................513
3.SISTEMI DI COGENERAZIONE E RECUPERO DEL
CALORE .................................................................514
3.1. Descrizione generale dei sistemi cogenerativi ......514
3.2. Funzionamento e vantaggi della cogenerazione ....514
3.3. Tipologie impiantistiche di cogenerazione ...........515
3.4. Recupero del calore in energia elettrica ...............516
3.5. Recupero del calore in energia frigorifera ............516
4.RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA
NEI SISTEMI DI RISCALDAMENTO E
CONDIZIONAMENTO DEGLI AMBIENTI
................518
4.1. Sistemi di riscaldamento e di condizionamento ....518
4.2. I combustibili ...................................................519
4.3. Generatori di energia termica .............................519
4.4. Elementi radianti/diffondenti ..............................523
4.5. Controllo, regolazione e contabilizzazione ...........524
5.RISPARMIO ED ETICHETTATURA ENERGETICA
DEGLI ELETTRODOMESTICI .................................526
6.RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA
NELL’ILLUMINAZIONE .........................................527
6.1. Energia ed efficienza luminosa ...........................527
6.2. Sorgenti di luce tradizionali e a LED ...................528
6.3. La tecnologia LED: principio di funzionamento e
criticità ............................................................528
18 CERTIFICAZIONE ED
EFFICIENZA ENERGETICA DEGLI EDIFICI
1.INTRODUZIONE ....................................................533
2.DEFINIZIONI ..........................................................534
2.1. Definizioni e indirizzi generali ...........................534
2.2. Parametri ed elementi per i calcoli .....................535
2.3. Tipologia di interventi .......................................536
2.4. Altre definizioni ...............................................536
3.RENDIMENTO ENERGETICO IN EDILIZIA,
AMBITI DI INTERVENTO, FINALITÀ E MODALITÀ
OPERATIVE ...........................................................537
4.CRITERI GENERALI E REQUISITI DELLE
PRESTAZIONI ENERGETICHE DEGLI EDIFICI E
DEGLI IMPIANTI ....................................................537
4.1. Verifiche ed obblighi previsti sulla base del tipo di
intervento e della categoria dell’edificio ..............537
4.2. Calcolo della trasmittanza termica ......................537
4.3. Obbligo di integrazione delle fonti rinnovabili .....552
5.CERTIFICAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI ...556
5.1.Introduzione .....................................................556
5.2. Finalità e campo di applicazione del Sistema
nazionale di certificazione degli edifici ...............560
5.3. Prestazione e classi energetiche degli edifici ........560
5.4. Metodologie di calcolo ......................................560
5.5. Ruolo e competenze del Certificatore energetico.... 561
5.6. Validità temporale della certificazione energetica .561
5.7. Decorrenze applicative ......................................562
5.8. Norme tecniche di riferimento ............................562
6.SOFTWARE DI RIFERIMENTO PER IL CALCOLO ....563
7.PROCEDURA PER IL CALCOLO SEMPLIFICATO
CERTIFICAZIONE ENERGETICA (DOCET) .............564
8.TRASMITTANZA TERMICA COMPONENTI OPACHI
E TRASPARENTI ....................................................568
8.1 Determinazione semplificata della trasmittanza
termica dei componenti opachi in
edifici esistenti ..................................................... 568
8.2 Determinazione semplificata della trasmittanza
termica dei componenti trasparenti ....................... 570
9.PONTI TERMICI E SCAMBIO TERMICO VERSO
AMBIENTI NON CLIMATIZZATI E VERSO IL
TERRENO ..............................................................571
10. DETERMINAZIONE DEI RENDIMENTI DEGLI
IMPIANTI ...............................................................572
ELETTRONICA
19ELETTROTECNICA
1.ELETTROSTATICA .................................................579
1.1. Azioni tra cariche elettriche (legge di Coulomb) .579
1.2. Campo elettrico ..............................................579
1.3. Linee di forza .................................................579
1.4. Intensità di campo elettrico ..............................579
1.5. Energia potenziale elettrica.
Potenziale elettrico. Tensione elettrica ...............580
1.6. Teorema di Gauss. Densità superficiale .............582
1.7.Capacità .........................................................583
1.8.Condensatore .................................................583
1.9. Rigidità dielettrica ..........................................585
1.10. Energia immagazzinata da un
condensatore carico .........................................585
2.CORRENTI CONTINUE ...........................................586
2.1. Corrente elettrica e densità di corrente ...............586
2.2. Resistenza e resistività .....................................586
2.3. Conduttanza e conduttività ...............................588
2.4. Legge di Ohm .................................................588
2.5. Caduta di tensione ...........................................588
2.6. Circuito elettrico .............................................588
2.7. Convenzioni di segno ......................................588
2.8. Ordini di grandezza .........................................588
2.9. Bipoli elettrici ................................................589
2.10. Tipologie di generatori reali .............................591
2.11. Circuiti in corrente continua .............................594
2.12. Carica e scarica del condensatore ......................606
2.13. Dualità e analogie ...........................................608
2.14. Energia. Potenza. Legge di Joule ......................609
2.15.Rendimento ....................................................609
2.16.Quadripoli ......................................................610
3.CAMPI MAGNETICI E CIRCUITI MAGNETICI ........614
3.1. Magneti naturali .............................................614
3.2. Induzione magnetica .......................................615
3.3. Isteresi magnetica ...........................................616
3.4. Legge della circuitazione di Ampere .................616
3.5. Applicazione della legge di Ampere al solenoide .617
3.6. Flusso del vettore B e teorema di Gauss .............617
3.7. Flusso del vettore B attraverso una
superficie non chiusa .......................................617
3.8. Tensione magnetica o forza magnetomotrice ......617
3.9. Circuiti magnetici ...........................................618
3.10. Legge di Faraday-Neumann. Legge di Lenz .......618
3.11. Autoinduzione. Legge di Ohm per i circuiti
induttivi in regime variabile .............................619
3.12. Collegamento in serie e in parallelo di
induttanze ......................................................619
INDICE GENERALE XI
3.13.
3.14.
3.15.
3.16.
3.17.
3.18.
3.19.
3.20.
3.21.
3.22.
Espressioni del coefficiente di autoinduzione .....619
Mutua induzione .............................................619
Energia connessa con i campi magnetici ............620
Espressione del coefficiente di
mutua induzione .............................................621
Analogie tra campi magnetici ed elettrici e tra
bipoli induttivi e capacitivi ...............................621
Forza portante di un elettromagnete ..................621
F.e.m. indotta in un conduttore di
lunghezza l che si muove in un campo
magnetico di induzione B con velocità v ............622
Forza meccanica su un conduttore di
lunghezza l immerso in un campo magnetico
di induzione B percorso da corrente I ...............622
Azioni elettrodinamiche ..................................623
Correnti di Foucault ........................................623
4.SEGNALI E FORME D’ONDA ..................................623
4.1.Generalità ........................................................623
4.2. Caratteristiche generali dei segnali ......................623
4.3. Segnali di uso più frequente ...............................625
5.ANALISI DI CIRCUITI E RETI IN REGIME
SINUSOIDALE .......................................................628
5.1.Generalità ......................................................628
5.2. Bipoli puramente resistivi ................................628
5.3. Bipoli puramente induttivi ...............................629
5.4. Bipoli puramente capacitivi .............................630
5.5. Legge di Ohm per un bipolo passivo
RLC serie .......................................................631
5.6.Ammettenza ...................................................633
5.7. Criterio generale per la risoluzione dei circuiti e
delle reti in regime sinusoidale .........................635
5.8. Potenza in regime sinusoidale ..........................638
5.9.Rifasamento ...................................................639
5.10. Potenza complessa. Teorema di Boucherot.
Potenza deformante .........................................640
5.11. Circuiti risonanti .............................................640
5.12. Adattamento di carico .....................................646
5.13. Adattamento d’impedenza nei circuiti risonanti
parallelo .........................................................646
6.SISTEMI TRIFASE ..................................................648
6.1.Definizioni .......................................................648
6.2. Collegamenti caratteristici dei sistemi trifase .......648
6.3. Rifasamento di carico trifase ..............................652
6.4. Sistemi dissimmetrici ........................................653
6.5. Considerazioni conclusive .................................654
20 MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE
1.ERRORI DI MISURA ...............................................655
1.1.Generalità ........................................................655
1.2. La misura delle grandezze fisiche .......................655
1.3. Sensibilità di una misura ....................................656
1.4. Tipi di errore e valutazione del limite superiore
dell’errore ........................................................656
1.5. Medie e scarti ...................................................656
2.STRUMENTI DI MISURA ELETTRONICI .................657
2.1.Introduzione .....................................................657
2.2. Gli strumenti elettronici per la misura delle
grandezze elettriche ..........................................658
2.3. Le misure di corrente e di tensione in corrente
continua ...........................................................658
2.4. Le misure in corrente alternata ...........................659
2.5. Le misure di forti correnti e di alte tensioni ..........660
2.6. Le misure di impedenza (o di ammettenza) ..........662
2.7. Strumenti misuratori di impedenza .....................663
3.MISURA DELLA POTENZA IN CORRENTE
ALTERNATA A FREQUENZA INDUSTRIALE
...........667
3.1.Definizioni .......................................................667
3.2. La potenza nel caso di grandezze distorte ............668
3.3. Gli strumenti di misura della potenza elettrica ......668
3.4. I wattmetri digitali ............................................669
3.5. La misura della potenza nei sistemi trifase ...........669
4.MISURA DELLA POTENZA NEL CAMPO DELLE
RADIOFREQUENZE E DELLE MICROONDE ...........671
4.1.Introduzione .....................................................671
4.2. Unità e definizioni ............................................671
4.3. Metodi per la misura della potenza ......................672
4.4. La misura della potenza mediante circuiti
integrati particolari ............................................675
5.MISURE DI FREQUENZA, PERIODO E FASE ...........675
5.1. Principio di funzionamento del contatore
elettronico ........................................................675
5.2. I contatori per la misura della frequenza nel
campo delle microonde ......................................677
5.3. Precisione delle misure con i contatori numerici .... 679
5.4. Alcune applicazioni delle misure di intervalli di
tempo ..............................................................681
5.5. I contatori reciproci ...........................................682
6.ANALIZZATORE DI SPETTRO E
ANALIZZATORE DI RETI .......................................682
6.1.Introduzione .....................................................682
6.2. L’analizzatore di spettro .....................................682
6.3. Il generatore di inseguimento
(tracking generator) ..........................................685
6.4. Glossario dei termini più comuni riguardanti
l’uso dell’analizzatore di spettro .........................686
6.5. Applicazioni dell’analizzatore di spettro ..............686
6.6. L’analizzatore di reti ..........................................687
6.7. Confronto fra l’analizzatore di spettro e
l’analizzatore di reti ..........................................689
7.MISURA DELLA CIFRA DI RUMORE ......................689
7.1. Introduzione e definizione .................................689
7.2. Misura del fattore di rumore o
della cifra di rumore ..........................................689
8.OSCILLOSCOPIO ANALOGICO E DIGITALE ...........691
8.1. L’oscilloscopio analogico ..................................691
8.2. L’oscilloscopio digitale ......................................693
8.3. Le sonde degli oscilloscopi ................................695
9.COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA ...............695
9.1.Introduzione .....................................................695
9.2. I segnali di disturbo ...........................................696
9.3. I livelli di disturbo tollerabili ..............................696
9.4. La misura del rumore condotto ...........................697
9.5. Confronto fra i livelli di rumore misurati secondo
normative diverse .............................................698
9.6. La misura del rumore irradiato ...........................698
9.7. Richiami su alcune grandezze riguardanti le
emissioni per irradiazione ..................................699
9.8. La suscettibilità elettromagnetica ........................701
21 MACCHINE ELETTRICHE
1.CLASSIFICAZIONE ................................................703
2.MODELLI E ANALISI DELLE MACCHINE
ELETTRICHE .........................................................704
2.1. Il rendimento ....................................................704
2.2. Le perdite nelle macchine elettriche ....................704
2.3. Comportamento termico ....................................707
2.4. Prove e collaudo delle macchine elettriche ...........709
3.TRASFORMATORE MONOFASE .............................711
XII Manuale Cremonese di ELETTRONICA
3.1. Considerazioni sui flussi magnetici ...................711
3.2. Convenzioni sulle tensioni e sulle potenze. Fase
delle tensioni indotte e delle correnti .................712
3.3. Equazioni fondamentali in regime sinusoidale ..... 712
3.4. Funzionamento a carico. Diagramma
vettoriale ........................................................714
3.5. Funzionamento a vuoto ...................................715
3.6. Funzionamento in corto circuito .......................716
3.7. Trasformatore ideale .......................................716
3.8. Perdite e rendimento .......................................718
3.9. Parallelo dei trasformatori ................................718
3.10. Trasformatore trifase .......................................722
3.11.Autotrasformatori ...........................................722
3.12. Trasformatori di misura ...................................722
4.MACCHINE ASINCRONE ........................................724
4.1. Campi magnetici rotanti ..................................724
4.2. Campi rotanti trifasi ........................................725
4.3. Principio di funzionamento del
motore asincrono trifase ..................................726
4.4. Tensioni indotte ..............................................727
4.5. Equazioni fondamentali. Reazione rotorica ........727
4.6. Funzionamento a vuoto ...................................728
4.7. Funzionamento a carico. Perdite .......................729
4.8.Rendimento ....................................................729
4.9. Caratteristica meccanica ..................................729
4.10.Avviamento ....................................................730
4.11. Frenatura elettrica ...........................................732
4.12. Motori asincroni monofasi ...............................733
4.13. Generatori asincroni ........................................736
5.MACCHINE SINCRONE ..........................................738
5.1. Tensioni indotte ..............................................738
5.2. Circuiti d’indotto trifasi ...................................739
5.3. Funzionamento a vuoto ...................................740
5.4. Effetti della corrente d’indotto ..........................741
5.5. Studio della macchina sincrona ........................742
5.6. Curve caratteristiche .......................................743
5.7. Regolazione della tensione degli alternatori in
funzionamento isolato (autonomo) ....................743
5.8. Coppia e potenza ............................................743
5.9. Parallelo degli alternatori .................................744
5.10. Motori sincroni ...............................................746
6.GENERATORI A COLLETTORE IN CORRENTE
CONTINUA ............................................................749
6.1.Generalità ........................................................749
6.2. Funzionamento a vuoto .....................................749
6.3. Funzionamento a carico .....................................749
6.4. Perdite. Rendimento ..........................................750
7.MOTORI A COLLETTORE IN CORRENTE
CONTINUA ............................................................751
7.1.Generalità ........................................................751
7.2. Funzionamento a vuoto .....................................752
7.3. Funzionamento a carico .....................................752
7.4.Rendimento ......................................................753
7.5. Motori con eccitazione indipendente e in
derivazione ......................................................753
7.6. Motori con eccitazione in serie ...........................755
22 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA
1.GENERALITÀ .........................................................761
2.MOTORI A PASSO ...................................................761
2.1.Introduzione .....................................................761
2.2. I tre tipi di motori a passo ..................................762
2.3. Comportamento del motore a passo e
sue caratteristiche .............................................767
2.4. Definizioni delle grandezze e dei parametri
caratteristici .....................................................772
2.5. Circuiti di pilotaggio .........................................772
2.6.Conclusioni ......................................................776
3.MOTORI IN CORRENTE CONTINUA BRUSHLESS....777
3.1.Introduzione .....................................................777
3.2. Alcuni particolari costruttivi ..............................779
3.3. Principio di funzionamento del motore brushless
con f.e.m. trapezoidale .......................................779
3.4.Coppia-velocità ................................................781
3.5.Conclusioni ......................................................782
23 ELETTRONICA DIGITALE
1.SISTEMI DI NUMERAZIONE ..................................785
1.1.Definizioni .......................................................785
2.PORTE LOGICHE ....................................................785
2.1.Definizioni .......................................................785
2.2. Logica positiva e negativa ..................................786
2.3. Porte logiche elementari ....................................786
2.4. Porte logiche universali .....................................786
2.5. Porte XOR e XNOR ..........................................793
2.6. Porte logiche speciali ........................................793
2.7. Gating dei segnali digitali ..................................796
2.8. Alcune sigle di porte logiche in commercio .........797
3.ANALISI E SINTESI DEI CIRCUITI COMBINATORI .797
3.1. Sintesi di circuiti combinatori .............................801
3.2. Analisi di circuiti combinatori ............................803
3.3. Itinerari e livelli ................................................804
4.CIRCUITI INTEGRATI COMBINATORI ....................806
4.1.Definizioni .....................................................806
4.2.Codificatore (encoder) ....................................806
4.3.Multiplexer ....................................................816
4.4.Demultiplexer ................................................819
4.5.Comparatore (magnitude comparator) ..............819
4.6. Generatore/rivelatore di parità (odd/even parity
generator/checker) ..........................................821
4.7. Convertitore di codice .....................................822
4.8. Circuiti aritmetici ............................................823
4.9. Unità logico-aritmetica (ALU) .........................827
4.10. Alcune sigle commerciali degli integrati
combinatori ....................................................828
5.LATCH E FLIP-FLOP ...............................................829
5.1.Latch SR ........................................................830
5.2. Il problema della corsa critica (race around) ......833
5.3. Flip-flop comandati su un fronte di clock ..........833
5.4. Tecnica della commutazione sul fronte
di clock ..........................................................833
5.5. Flip-flop pulse triggered ..................................835
5.6. Flip-flop data lock-out .....................................835
5.7.Flip-flop SR ....................................................836
5.8.Flip-flop D .....................................................836
5.9.Flip-flop JK ....................................................836
5.10.Flip-flop T ......................................................837
5.11. Ingressi asincroni ............................................837
5.12. Caratteristiche elettriche e dinamiche ................838
6.REGISTRI ...............................................................840
6.1. Classificazione e caratteristiche ..........................840
6.2. Registri a scorrimento (shift register) ..................842
6.3. Registri di memoria ...........................................850
7.CONTATORI ...........................................................852
7.1. Caratteristiche e classificazione dei contatori .......853
7.2. Contatori asincroni ............................................854
7.3. Contatori asincroni con modulo M < 2n ...............858
7.4. Rete di decodifica di un contatore asincrono ........862
INDICE GENERALE XIII
7.5.
7.6.
7.7.
7.8.
7.9.
7.10.
7.11.
7.12.
7.13.
Limiti di funzionamento dei contatori asincroni .863
Contatori sincroni ...........................................864
Contatori sincroni con M < 2n ...........................868
Limiti di funzionamento dei contatori sincroni .... 870
Confronto tra contatori sincroni e asincroni .......871
Contatori a più decadi ......................................872
Contatori come divisori di frequenza .................872
Contatori come moltiplicatori di velocità ...........873
Contatori integrati MSI TTL e CMOS ...............874
8.MEMORIE ..............................................................879
8.1. Caratteristiche e classificazione delle memorie .... 879
8.2. Memorie a lettura e scrittura (RAM) .................880
8.3. RAM statica ...................................................881
8.4. RAM dinamica ...............................................891
8.5. Confronto tra SRAM e DRAM .........................897
8.6.MRAM (Magnetoresistive RAM) .....................897
8.7.ROM (Read Only Memory) ..............................899
8.8. ROM a maschera ............................................899
8.9. ROM programmabili .......................................902
8.10. Memorie FIFO (First In First Out) ...................906
8.11. Memorie LIFO (Last In First Out) ....................906
8.12. Banco di memoria ...........................................907
9.DISPOSITIVI LOGICI PROGRAMMABILI ...............908
9.1. Dispositivi logici programmabili (PLD) ..............910
9.2.SPLD (Simple PLD) .........................................913
9.3.FPGA ..............................................................919
9.4. Confronto tra FPGA e ASIC standard cell ............922
9.5.HCPLD (High-Capacity Programmable Logic
Device) ............................................................922
9.6. Confronto tra CPLD e FPGA .............................923
9.7. ASIC full custom ..............................................923
9.8. ASIC semicustom .............................................924
9.9. Linguaggi di programmazione ............................925
10. TECNOLOGIA DELLE FAMIGLIE LOGICHE
INTEGRATE ...........................................................927
10.1. Scale di integrazione degli integrati digitali ......928
10.2. Caratteristiche delle famiglie logiche ...............928
10.3. Ciclo di vita delle famiglie logiche ..................932
10.4. Sigle degli integrati digitali .............................932
10.5. Package dei circuiti integrati digitali ................932
10.6. Famiglia logica TTL ......................................932
10.7. Famiglia logica CMOS
(Complementary MOS) ..................................939
10.8. Logica CMOS per integrati VLSI ....................945
10.9. Logiche statiche .............................................946
10.10. Ratioed Logic ................................................946
10.11. Switch Logic .................................................948
10.12. Logiche dinamiche .........................................949
10.13. Famiglia logica BiCMOS ...............................952
10.14. Famiglia logica ECL ......................................956
10.15. Interfacciamento tra famiglie logiche ...............960
11. NORME, SIMBOLI GRAFICI E UNITÀ DI MISURA.... 963
11.1. Conversione tra sistemi di numerazione ............969
11.2. Rappresentazione dei numeri relativi nel
sistema binario ...............................................971
11.3. Le quattro operazioni nel sistema binario ...........973
11.4. Somma algebrica con complemento a 1 e
complemento a 2 .............................................974
12. CODICI BINARI ......................................................975
12.1.Definizioni .....................................................975
12.2. Codici numerici ..............................................976
12.3. Codici alfanumerici .........................................977
12.4. Codici a controllo di errore ..............................979
13. ALGEBRA DI BOOLE ..............................................983
13.1.Definizioni .....................................................983
13.2. Operazioni booleane elementari .......................983
13.3. Teoremi, proprietà e regole ..............................984
13.4. Funzioni booleane ...........................................984
13.5. Condizioni non specificate (o di indifferenza) ....988
13.6. Operazioni universali ......................................989
13.7. Negazione di una funzione ...............................990
13.8. Metodi di minimizzazione di una funzione
booleana ........................................................990
24 MICROPROCESSORI E MICROCONTROLLORI
1.MICROPROCESSORI E LINGUAGGI DI
PROGRAMMAZIONE .............................................997
1.1. Parametri e prestazioni ......................................997
1.2. Architettura dei microprocessori .........................997
1.3. Linguaggio di programmazione ..........................1003
1.4. Tecniche di indirizzamento ................................1005
1.5. Il microprocessore 8086/8088 ............................1005
1.6. Architetture parallele delle CPU .........................1019
1.7. Microprocessori vettoriali ..................................1023
1.8. CISC e RISC ....................................................1024
2.MICROCONTROLLORI ...........................................1026
2.1. Il microcontrollore ARM ...................................1028
2.2. Il microcontrollore 8051 ....................................1043
2.3. Il microcontrollore PIC 16F84A .........................1051
3.ARDUINO ...............................................................1065
3.1. Caratteristiche della scheda Arduino Uno ..........1066
3.2. Input e Output ................................................1066
3.3. Sintassi del linguaggio C per Arduino ...............1067
3.4. Alcune informazioni generali sulla
programmazione di Arduino .............................1067
3.5. Struttura di un programma (sketch) ...................1067
3.6. Le istruzioni fondamentali ...............................1068
3.7. Lettura e scrittura di valori digitali sui pin .........1068
3.8. Lettura di valori analogici sui pin .....................1068
3.9. Uscita analogica (PWM) sui pin digitali
(3, 5, 6, 9, 10, 11) ............................................1069
3.10. Strutture di controllo del flusso del
programma .....................................................1069
3.11. Funzioni matematiche e trigonometriche ...........1071
3.12. Le functions ...................................................1071
3.13. Gli interrupt ...................................................1072
3.14. Le librerie ......................................................1072
25 AMPLIFICATORI A TRANSISTOR
1.GENERALITÀ .........................................................1075
2.DISPOSITIVI ATTIVI DEGLI AMPLIFICATORI ........1076
2.1. I circuiti equivalenti dei dispositivi attivi discreti
e integrati .........................................................1076
2.2. Circuiti equivalenti elettrici ................................1076
3.CIRCUITI EQUIVALENTI FISICI .............................1078
3.1. Circuito equivalente per i transistor bipolari .........1078
3.2. Il circuito equivalente dei transistor a
effetto di campo ................................................1079
4.RETI DI POLARIZZAZIONE ...................................1080
4.1.Generalità ........................................................1080
4.2. Stabilizzazione del punto di lavoro del BJT .........1083
4.3.Compensazione ................................................1085
4.4. Polarizzazione dei circuiti integrati lineari ...........1085
4.5. Polarizzazione del JFET ....................................1087
5.ANALISI NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA ........1089
5.1. Metodo della funzione di trasferimento ...............1090
5.2. Metodo delle costanti di tempo ...........................1093
XIV Manuale Cremonese di ELETTRONICA
6.REAZIONE NELL’ANALISI E NEL PROGETTO
DEGLI AMPLIFICATORI .........................................1094
6.1. Effetti della retroazione .....................................1095
6.2. Varie tipologie di reazione negativa ....................1095
7.ANALISI E LA SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI
REAZIONATI ..........................................................1097
7.1. Analisi semplificata di amplificatori reazionati ....1097
8.SULLA STABILITÀ DEGLI AMPLIFICATORI
REAZIONATI ..........................................................1104
9.SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI ...........................1104
9.1.Generalità ........................................................1104
9.2. Progetto di un amplificatore a due stadi con
transistor bipolari accoppiati direttamente ...........1104
10. USO DEI CARICHI ATTIVI NEL PROGETTO DEGLI
AMPLIFICATORI ....................................................1107
11. AMPLIFICATORI AD ALTA IMPEDENZA DI
INGRESSO .............................................................1108
12. SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI A LARGA
BANDA ..................................................................1110
12.1. Connessione con stadio differenziale
in ingresso ......................................................1110
12.2. Connessione cascode .......................................1112
12.3. Altri metodi per ottenere l’allargamento della
banda .............................................................1113
12.4. Amplificatori a larga banda con reazione mista ..1113
13. AMPLIFICATORI SEPARATORI A GUADAGNO
UNITARIO (BUFFER) ..............................................1116
14. AMPLIFICAZIONE DEI SEGNALI DI PICCOLA
AMPIEZZA .............................................................1118
14.1. Il fattore di rumore e la cifra di rumore ..............1118
14.2. Caratterizzazione dei dispositivi attivi nei
confronti del rumore ........................................1118
14.3. Amplificazione di piccoli segnali nel campo
delle basse frequenze .......................................1120
14.4. Amplificazione dei segnali nel campo delle
radiofrequenze ................................................1120
14.5. Amplificatori a radiofrequenza ad alta dinamica
e basso rumore ................................................1122
26 AMPLIFICATORI OPERAZIONALI
1.AMPLIFICATORE OPERAZIONALE ........................1131
1.1.Introduzione .....................................................1131
1.2. Amplificatore operazionale ideale ......................1131
1.3. Amplificatore operazionale reale ........................1132
1.4. Configurazioni circuitali di base .........................1133
1.5. Regole per l’analisi semplificata .........................1134
1.6. Comportamento dell’A.O. a frequenze elevate .....1136
1.7. Compensazione in frequenza ..............................1137
1.8. Compensazione della corrente di polarizzazione e
della tensione di offset .......................................1138
1.9. Comportamento dell’A.O. per grandi segnali .......1139
2.APPLICAZIONI LINEARI DEGLI A.O. .....................1139
2.1. Amplificatori differenziali ...............................1139
2.2.Sommatori .....................................................1142
2.3. Convertitore corrente-tensione .........................1144
2.4. Convertitori tensione-corrente ..........................1145
2.5. Amplificatori di corrente .................................1146
2.6.Integratore .....................................................1147
2.7.Derivatore ......................................................1149
2.8. Amplificatori in corrente alternata ....................1150
2.9. Generatori di tensione continua ........................1151
2.10. Generatori di corrente continua ........................1152
3.APPLICAZIONI NON LINEARI DELL’A.O. ...............1153
3.1. Raddrizzatore di precisione ................................1153
3.2. Amplificatore logaritmico ..................................1154
4.COMPARATORI E LIMITATORI ...............................1159
4.1.Comparatore ....................................................1159
4.2. Rivelatore del passaggio per zero ........................1159
4.3. Trigger di Schmitt .............................................1160
4.4. Limitatori di tensione ........................................1160
4.5. Circuiti integrati comparatori .............................1161
5.CONVERTITORI DIGITALE-ANALOGICO E
ANALOGICO-DIGITALE .........................................1162
5.1. Convertitori digitale-analogico ...........................1162
5.2. Convertitori analogico-digitale ...........................1163
5.3. Circuito sample and hold ...................................1166
5.4. Parametri significativi .......................................1167
27 FILTRI ELETTRONICI
1.RISPOSTA DEI QUADRIPOLI LINEARI ...................1169
2.FILTRI PASSIVI ......................................................1171
2.1. Filtraggio dei segnali ........................................1172
2.2.Filtri RC e RL (1° ordine) ...................................1174
2.3.Filtri RLC (2° ordine) ........................................1175
2.4. Filtri di ordine superiore al secondo ....................1178
3.FILTRI ATTIVI ........................................................1178
3.1. Filtri attivi del 1° ordine ..................................1180
3.2. Filtri attivi del 2° ordine ..................................1181
3.3. Filtri attivi VCVS ...........................................1181
3.4. Filtro VCVS passa basso (a componenti uguali) .1181
3.5. Filtro VCVS passa alto (a componenti uguali) ....1183
3.6. Filtri a reazione multipla passa banda ................1184
3.7. Filtri attivi universali (a variabili di stato) ..........1185
3.8. Filtri universali integrati ..................................1188
3.9. Filtri attivi di ordine superiore e altre tipologie .... 1189
3.10. Filtri attivi di ordine superiore ..........................1189
3.11. Filtri passa banda a banda larga .......................1192
3.12. Filtri notch a banda larga .................................1193
3.13. Filtri passa banda molto selettivi .......................1193
3.14. Filtri notch selettivi ........................................1193
28 OSCILLATORI E GENERATORI DI SEGNALE
1.GENERALITÀ SUGLI OSCILLATORI ......................1195
1.1. Le specifiche richieste per gli oscillatori ..............1195
2.CONDIZIONI DI OSCILLAZIONE ............................1195
3.OSCILLATORI SINUSOIDALI A BASSA
FREQUENZA DI TIPO RC ........................................1196
3.1. Oscillatore a ponte di Wien ................................1196
3.2. Oscillatore a T-pontato ......................................1198
3.3. Oscillatore a doppio T .......................................1199
3.4. Oscillatori a sfasamento .....................................1199
4.OSCILLATORI PER ALTA FREQUENZA ...................1203
4.1. Generalità sugli oscillatori a tre punti ..................1203
4.2. Oscillatore di Colpitts ........................................1204
4.3. Oscillatore di Armstrong ....................................1205
4.4. Oscillatore di Hartley ........................................1205
4.5. Considerazioni pratiche sul progetto degli
oscillatori per alta frequenza ..............................1207
4.6. Oscillatori a quarzo ...........................................1211
4.7. Oscillatori a conversione ...................................1214
5.CONSIDERAZIONI SULLA CONDIZIONE
D’INNESCO ............................................................1215
5.1.Generalità ........................................................1215
5.2. Controllo automatico di A( jω0) B( jω0) ...............1215
5.3. Oscillatori non lineari ........................................1215
6.OSCILLATORI PER VHF .........................................1217
6.1.Generalità ........................................................1217
6.2. Progetto di oscillatori a costanti distribuite ..........1217
INDICE GENERALE XV
6.3. Risuonatori dielettrici ........................................1219
7.SINTETIZZATORI DI FREQUENZA .........................1220
7.1. Sintesi diretta ...................................................1220
7.2. Sintesi indiretta .................................................1220
8.GENERATORI DI SEGNALE ....................................1221
8.1. Generatore d’onda quadra ..................................1221
8.2. Generatore d’onda triangolare ............................1223
8.3. Circuiti integrati temporizzatori ..........................1224
8.4. Generazione di impulsi mediante transistor ..........1228
9.CIRCUITI PER LA FORMAZIONE DEGLI IMPULSI
CON COMPONENTI NON LINEARI .........................1234
9.1. Circuiti fissatori (clamping circuits) ....................1234
9.2. Il superdiodo ....................................................1236
9.3. Circuiti tagliatori o selezionatori
(clipping circuits) ..............................................1237
9.4. Taglio con transistor ..........................................1239
9.5. Taglio a due livelli indipendenti con transistor .....1240
29 ELETTRONICA DI POTENZA
1.RADDRIZZATORI ...................................................1241
1.1.Introduzione ...................................................1241
1.2. Classificazione dei raddrizzatori .......................1241
1.3. Definizioni sui diodi raddrizzatori ....................1242
1.4. Caratteristiche dei diodi di potenza ...................1243
1.5. Raddrizzatore monofase a semionda
su carico ohmico .............................................1244
1.6. Raddrizzatori monofase a onda intera
su carico ohmico e induttivo .............................1244
1.7. Raddrizzatore trifase a semionda
su carico ohmico e induttivo .............................1245
1.8. Raddrizzatore trifase a onda intera
su carico ohmico e induttivo .............................1245
1.9. Raddrizzatore esafase a semionda
su carico ohmico e induttivo .............................1245
1.10. Raddrizzatore trifase a doppia stella
su carico ohmico e induttivo .............................1246
1.11. Raddrizzatore trifase a onda intera stella
triangolo su carico ohmico e induttivo ...............1246
1.12. Effetti della reattanza di dispersione dei
trasformatori ..................................................1246
2.FILTRI ....................................................................1246
2.1.Generalità ........................................................1246
3.ESEMPI DI DIMENSIONAMENTO COMPLETO DI
RADDRIZZATORI ...................................................1250
3.1. Raddrizzatore monofase a onda intera con filtro a
ingresso induttivo .............................................1250
3.2. Raddrizzatore monofase a onda intera su carico
capacitivo ........................................................1250
4.PROTEZIONI DEI RADDRIZZATORI .......................1252
4.1. Protezioni da sovratensione ................................1252
4.2. Protezioni da sovracorrente ................................1252
5.RADDRIZZATORI CON FORZE ELETTROMOTRICI
NEL CARICO (CARICABATTERIE) .........................1252
5.1.Generalità ........................................................1252
5.2. Caricabatterie con induttore in serie al primario ..... 1252
6.CENNI DI DIMENSIONAMENTO DEL
TRASFORMATORE DI ALIMENTAZIONE ...............1254
6.1.Generalità ........................................................1254
6.2. Esempio di applicazione ....................................1254
7.STABILIZZATORI DI TENSIONE .............................1255
7.1.Generalità ........................................................1255
8.STABILIZZATORI E LIMITATORI DI
CORRENTE ............................................................1264
8.1.Generalità ........................................................1264
9.MOLTIPLICATORI DI TENSIONE ............................1267
9.1.Generalità ........................................................1267
10. GLI SCAMBIATORI DI CALORE PER I
SEMICONDUTTORI ................................................1270
10.1.Generalità ......................................................1270
11. CONVERTITORI CA/CC A CONTROLLO DI FASE ....1271
11.1.Introduzione ..................................................1271
11.2. Funzionamento e caratteristiche dei tiristori ......1271
11.3. Convertitori monofase rigenerativi e non
rigenerativi monofase .....................................1275
11.4. Circuiti monofase a onda intera .......................1276
11.5. Circuiti trifase a semionda ..............................1276
11.6. Caratteristiche del diodo volano nei
convertitori a onda intera ................................1279
11.7. Convertitori monofase a onda intera su carico
con forza controelettromotrice .........................1280
11.8. Convertitore trifase su carico con forza
controelettromotrice .......................................1282
11.9. Filtraggio nei convertitori con tiristori ..............1282
11.10. Circuiti di innesco per i convertitori a tiristori ..... 1283
11.11. Convertitori a controllo di fase reazionati .........1286
12. CONVERTITORI CA/CA A CONTROLLO DI FASE....1287
12.1.Generalità ......................................................1287
12.2.Cicloconvertitori .............................................1290
12.3. Nuovi tipi di cicloconvertitori ..........................1293
13. REGOLATORI A COMMUTAZIONE .........................1294
13.1.Generalità .....................................................1294
13.2. Tipologie dei regolatori a commutazione ..........1295
13.3. Circuiti di controllo per i regolatori a
commutazione ...............................................1298
13.4. Regolatori di tipo buck ...................................1301
13.5. Regolatori di tipo boost ..................................1304
13.6. Regolatori di tipo buck-boost ..........................1306
13.7. Il regolatore di Cuk ........................................1308
13.8. Metodi di controllo del PWM ..........................1312
13.9. I regolatori a commutazione reazionati .............1312
13.10. Funzioni di trasferimento dei regolatori a
commutazione ...............................................1315
13.11. Circuiti di protezione per i regolatori
a commutazione .............................................1319
13.12. Circuiti ausiliari dei regolatori a
commutazione ...............................................1320
13.13. Esempi pratici ...............................................1322
13.14. Regolatori a tiristori (chopper) ........................1323
14. CONVERTITORI CC/CC ..........................................1326
14.1.Generalità ......................................................1326
14.2. Convertitore CC/CC flyback ............................1328
14.3. Convertitore CC/CC forward ...........................1332
14.4. Convertitori CC/CC in configurazione push-pull .1336
14.5. Convertitore CC/CC di Cuk .............................1336
14.6. Convertitori CC/CC in configurazione a
mezzo ponte e a ponte .....................................1337
14.7. Convertitori CC/CC a uscite multiple ................1339
14.8. Circuiti completi .............................................1341
14.9. Convertitori CC/CC risonanti e quasi risonanti ...1343
14.10.Convertitore in classe E ...................................1348
14.11.Circuiti ausiliari dei convertitori CC/CC ............1351
15. CONVERTITORI CC/CA O INVERTER .....................1354
15.1.Generalità ......................................................1354
15.2. Inverter a transistor .........................................1354
15.3. Inverter a ferrorisonanza ..................................1359
15.4. Inverter a tiristori ............................................1359
15.5. Inverter a tiristori per alta frequenza ..................1361
XVI Manuale Cremonese di ELETTRONICA
15.6. Inverter trifase ................................................1367
16. I RIFASATORI ELETTRONICI .................................1370
16.1.Generalità ......................................................1370
16.2. Principio di funzionamento dei correttori del
fattore di potenza, PFC ...................................... 1371
16.3. Dimensionamento dei rifasatori elettronici ........1373
17. SISTEMI UPS (GRUPPI DI CONTINUITÀ) ................1380
17.1.Generalità ......................................................1380
17.2. Sistemi UPS in linea ........................................1381
17.3. Sistemi UPS fuori linea ...................................1382
18. RISCALDAMENTO A RADIOFREQUENZA ..............1382
18.1.Generalità ......................................................1382
30 DISEGNO ELETTRICO ED ELETTRONICO
1.SEGNI GRAFICI ......................................................1389
1.1. Segni grafici secondo le Norme CEI ...................1389
1.2. Tracciamento dei segni grafici ............................1389
1.3. Segni grafici per diagrammi di flusso ..................1389
1.4. Segni grafici secondo le Norme MIL ...................1389
1.5. Segni grafici per impianti pneumatici
e oleoidraulici ...................................................1389
2.CLASSIFICAZIONE DEGLI SCHEMI ELETTRICI .....1407
3.REALIZZAZIONE DI SCHEMI ELETTRICI ..............1410
31 TECNOLOGIE ELETTRONICHE
1.CRITERI DI PROGETTAZIONE DEI CIRCUITI
ELETTRONICI ........................................................1413
1.1.Introduzione .....................................................1413
1.2. Sviluppo del progetto ........................................1413
2.RESISTORI .............................................................1416
2.1.Definizioni .......................................................1416
2.2. Tipi di resistori .................................................1416
2.3. Resistori variabili ..............................................1420
3.RESISTORI NON LINEARI ......................................1420
3.1.Termistori ........................................................1420
3.2. Termistori PTC .................................................1423
3.3.Varistori ...........................................................1425
3.4.Fotoresistori .....................................................1427
4.CONDENSATORI ....................................................1428
4.1.Definizioni .......................................................1429
4.2. Condensatori elettrolitici ...................................1430
4.3. Condensatori a carta e a carta metallizzata ...........1430
4.4. Condensatori a dielettrico plastico ......................1430
4.5. Condensatori ceramici .......................................1431
4.6. Condensatori a mica ..........................................1431
4.7. Condensatori con dielettrico gas o vuoto .............1432
5.INDUTTORI ............................................................1432
5.1. Induttori in aria non di potenza ...........................1432
5.2. Induttori in aria di potenza .................................1433
5.3. Induttori con nucleo ferromagnetico ...................1434
6.TRASFORMATORI ..................................................1439
6.1. Trasformatori di alimentazione ...........................1439
6.2. Trasformatori a tensione costante (ferrorisonanza) .1442
6.3. Trasformatori di bassa frequenza ........................1444
6.4. Trasformatori a larga banda per alta frequenza .....1446
6.5. Trasformatore ibrido .........................................1448
6.6. Gli avvolgimenti ...............................................1449
7.RICHIAMI SUI CIRCUITI MAGNETICI ....................1450
7.1.Introduzione .....................................................1450
7.2. Ciclo di isteresi .................................................1452
7.3. I materiali magnetici .........................................1452
7.4. Perdite nei materiali magnetici ...........................1452
7.5. Definizioni delle grandezze
magnetiche principali ........................................1452
8.CIRCUITI STAMPATI ..............................................1455
8.1.Generalità ........................................................1455
8.2. Materiali isolanti di supporto ..............................1455
8.3. Materiale conduttore .........................................1455
8.4. Fabbricazione dei circuiti stampati ......................1455
8.5. Norme pratiche per la preparazione del master .....1456
9.RELÈ ......................................................................1457
9.1.Generalità ........................................................1457
9.2. Tipi di relè ........................................................1457
9.3. Relè elettromeccanici ........................................1457
9.4. Parametri dei relè ..............................................1458
9.5. Relè termici ......................................................1459
9.6. Relè allo stato solido .........................................1459
10. INTERRUTTORI .....................................................1459
10.1.Generalità ......................................................1459
10.2. Specifiche degli interruttori ..............................1461
10.3. Tipi di interruttori ...........................................1461
11. CONNETTORI ........................................................1462
11.1.Generalità ......................................................1462
11.2. Connettori per alimentazione ...........................1464
11.3. Connettori per bassa frequenza .........................1465
11.4. Connettori per radio frequenza .........................1468
11.5. Connettori per calcolatori ................................1469
12. FUSIBILI ................................................................1469
12.1.Generalità ......................................................1469
12.2.Caratteristica I2t di un fusibile ..........................1470
12.3. Protezione mediante fusibile ............................1472
12.4. Funzionamento dei fusibili in corrente continua .1473
12.5. Collocazione di fusibili ....................................1474
13. DIODI DI POTENZA ................................................1474
13.1.Generalità ......................................................1474
13.2. Caduta di tensione in senso diretto (VF) .............1474
13.3. Caratteristiche potenza-corrente .......................1474
13.4. Capacità di giunzione ......................................1474
13.5. Tempo di recupero inverso ...............................1475
13.6. Tempo di recupero in senso diretto ....................1475
13.7. Valutazione delle perdite nei diodi veloci ...........1475
13.8. Circuiti snubber ..............................................1476
14. TRANSISTOR DI POTENZA BIPOLARI ...................1476
14.1.Generalità ......................................................1476
14.2. Area di sicuro funzionamento ...........................1476
14.3. Tempi di commutazione ..................................1477
14.4. Valutazione della potenza dissipata ...................1477
15. TRANSISTOR MOSFET DI POTENZA ......................1478
15.1.Generalità ......................................................1478
15.2. Forme d’onda di commutazione .......................1479
15.3. Valutazione della potenza dissipata ...................1480
AUTOMAZIONE
32 SENSORI E CIRCUITI APPLICATIVI
1.INTRODUZIONE ....................................................1483
1.1. Parametri tipici dei sensori .................................1483
1.2. Circuiti di amplificazione lineare ........................1485
1.3. Circuiti non lineari ............................................1486
1.4. Circuiti di conversione corrente-tensione .............1487
1.5. Circuiti di conversione tensione-corrente .............1488
1.6. Configurazioni di uscita .....................................1489
2.SENSORI DI TEMPERATURA ..................................1490
2.1.Termocoppie ....................................................1492
2.2.Termoresistenze ................................................1496
2.3.Termistori ........................................................1502
2.4. Circuiti integrati ...............................................1507
INDICE GENERALE XVII
3.SENSORI DI UMIDITÀ ............................................1508
3.1.Generalità ........................................................1508
3.2. Sensori di umidità capacitivi ..............................1510
3.3. Sensori di umidità resistivi .................................1511
3.4. Sensori di umidità a conduttività termica .............1512
4.SENSORI DI PRESSIONE ........................................1512
4.1.Generalità ........................................................1512
4.2. Sensori di pressione piezoresistivi ......................1514
5.SENSORI DI FORZA ...............................................1516
5.1.Generalità ........................................................1516
5.2.Estensimetri .....................................................1516
5.3. Celle di carico ..................................................1517
6.SENSORI DI POSIZIONE, VELOCITÀ E
ACCELERAZIONE ..................................................1519
6.1.Generalità ........................................................1519
6.2.Potenziometri ...................................................1520
6.3.LVDT ..............................................................1522
6.4. Sensori di posizione magnetostrittivi ...................1525
6.5.Encoder ...........................................................1526
6.6. Dinamo tachimetriche .......................................1530
6.7.Accelerometri ...................................................1531
7.SENSORI DI CAMPO MAGNETICO .........................1533
7.1.Generalità ........................................................1533
7.2. Sensori per campi di bassa intensità ....................1534
7.3. Sensori per campi di media intensità ...................1534
7.4. Sensori per campi di alta intensità .......................1536
7.5. Misure di corrente con sensori magnetici .............1540
8.SENSORI DI RADIAZIONE LUMINOSA ..................1541
8.1.Generalità ........................................................1541
8.2. Materiali ottici ..................................................1542
8.3. Caratterizzazione dei sensori di radiazione
luminosa ..........................................................1543
8.4. Sensori di tipo termico .......................................1544
8.5. Sensori di tipo fotonico ......................................1544
33 SISTEMI DI ACQUISIZIONE, ELABORAZIONE
E DISTRIBUZIONE DATI
1.ELABORAZIONE E CONVERSIONE DEI SEGNALI .1551
1.1. Segnali analogici e digitali ...............................1551
1.2. Conversione analogico/digitale ........................1551
1.3. Conversione digitale/analogica .........................1554
1.4. I codici ..........................................................1554
1.5.Convertitori D/A .............................................1555
1.6.Convertitori A/D .............................................1560
1.7. Convertitori tensione/frequenza (VFC) .............1574
1.8. Convertitori frequenza/tensione (FVC) .............1577
1.9. Amplificatore sample & hold (SHA) .................1580
1.10. Multiplexer analogico .....................................1585
1.11. Sistema di elaborazione dei segnali digitali ........1586
1.12. Sistema di acquisizione dati .............................1589
1.13. Sistemi di distribuzione dati .............................1591
34 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI E DIGITALI
1.SISTEMI .................................................................1593
1.1.Definizioni .......................................................1593
1.2.Variabili ...........................................................1593
1.3. Stato e traiettoria ...............................................1593
1.4. Rappresentazione schematica .............................1594
1.5.Classificazione .................................................1594
2.MODELLI ...............................................................1594
2.1.Definizioni .......................................................1594
2.2. Modello matematico .........................................1595
2.3. Schema a blocchi ..............................................1595
2.4.Componenti .....................................................1596
2.5.Analogie ..........................................................1596
3.SISTEMI AUTOMATICI ...........................................1597
3.1.Definizioni .......................................................1597
3.2. Sistemi di controllo ...........................................1597
3.3. Sistemi ad anello aperto .....................................1598
3.4. Sistemi ad anello chiuso ....................................1598
4.SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI ...................1599
4.1. Regimi statico e dinamico ..................................1599
4.2.Stabilità ...........................................................1599
4.3. Retroazione positiva e negativa ..........................1599
4.4. Criteri di progetto .............................................1600
4.5. Elementi costitutivi ...........................................1600
5.ANALISI DEI SISTEMI LINEARI .............................1601
5.1. Tipi di analisi ....................................................1601
5.2. Risposta nel dominio del tempo ..........................1601
5.3. Trasformata di Laplace applicata allo
studio dei sistemi ..............................................1603
5.4. Risposta in frequenza ........................................1606
5.5. Diagrammi di Bode ...........................................1607
5.6. Diagrammi di Nyquist .......................................1610
6.PROGETTO STATICO ..............................................1611
6.1. Parametri di valutazione ....................................1611
6.2. Errore statico ....................................................1611
6.3. Errori dovuti a disturbi additivi ...........................1613
6.4. Errori dovuti a disturbi parametrici .....................1614
7.PROGETTO DINAMICO ..........................................1614
7.1. Parametri di valutazione ....................................1614
7.2. Prontezza e fedeltà di risposta ............................1614
7.3.Stabilità ...........................................................1615
7.4. Reti correttrici ..................................................1618
8.REGOLATORI INDUSTRIALI ..................................1620
8.1. Caratteristiche generali ......................................1620
8.2. Regolatori P .....................................................1620
8.3. Regolatori PI ....................................................1621
8.4. Regolatori PD ...................................................1622
8.5. Regolatori PID .................................................1623
8.6. Regolatori on / off ..............................................1624
9.APPLICAZIONI PRATICHE .....................................1624
9.1. Controllo di velocità di un motore in continua ......1624
9.2. Controllo della temperatura di un ambiente ..........1631
9.3. Controllo di posizione di un motore in continua .....1636
10. SISTEMI DI CONTROLLO DIGITALI .......................1637
10.1. Concetti introduttivi ........................................1637
10.2. Vantaggi e svantaggi .......................................1638
10.3. Il campionatore ZOH ......................................1638
10.4. Risposta nel dominio del tempo ........................1639
10.5. Risposta in frequenza ......................................1639
10.6. Studio della stabilità .......................................1640
10.7. Errore a regime ...............................................1640
10.8. Regolatori industriali .......................................1640
35 CONTROLLORI LOGICI PROGRAMMABILI (PLC)
1.CONCETTI INTRODUTTIVI ....................................1641
2.CARATTERISTICHE ...............................................1642
2.1. PLC piccoli ......................................................1643
2.2. PLC medio-grandi ............................................1643
3.ELEMENTI DI STIMA DI UN SISTEMA DI
CONTROLLO .........................................................1643
3.1. Dispositivi di I / O .............................................1643
3.2. Capacità di memoria .........................................1643
3.3.Programmazione ...............................................1644
3.4. Periferiche e opzioni .........................................1644
4.STRUTTURA ..........................................................1644
5.FUNZIONAMENTO .................................................1645
XVIII Manuale Cremonese di ELETTRONICA
5.1.Modularità .......................................................1645
5.2. Personal computer e PLC ...................................1649
6.PROGRAMMAZIONE .............................................1649
6.1.Linguaggi ........................................................1649
6.2.Esempi ............................................................1651
7.AFFIDABILITÀ, DISPONIBILITÀ E SICUREZZA .....1655
7.1.Affidabilità .......................................................1655
7.2.Disponibilità ....................................................1656
7.3.Sicurezza .........................................................1656
8.PLC SCHNEIDER ....................................................1656
8.1.Programmazione ...............................................1658
9.PLC OMRON ...........................................................1661
9.1. Installazione e montaggio ..................................1661
9.2.Cablaggio ........................................................1661
9.3.Programmazione ...............................................1662
9.4. Compilazione, salvataggio e caricamento ............1663
9.5.Simulazione .....................................................1664
10. PLC SIMATIC .........................................................1664
10.1.S7-200 ...........................................................1664
10.2.S7-300 ...........................................................1666
10.3.S7-400 ...........................................................1667
10.4.S7-1200 .........................................................1668
10.5.S7-1500 .........................................................1668
10.6. Ambiente di sviluppo STEP 7 Micro/Win ..........1671
10.7. Ambiente di sviluppo STEP 7 ..........................1673
36 AUTOMAZIONE CIVILE. LA DOMOTICA
1.CONCETTI INTRODUTTIVI ....................................1677
2.CARATTERISTICHE DEI SISTEMI DOMOTICI ........1677
3.CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DOMOTICI .........1678
4.TOPOLOGIA DELLE RETI .......................................1679
5.MEZZI TRASMISSIVI .............................................1679
5.1. Sistemi a bus ....................................................1679
5.2. Sistemi a onde convogliate .................................1680
5.3. Sistemi senza fili ...............................................1681
6.STANDARD DOMOTICI ..........................................1681
7.NORMATIVA ..........................................................1682
8.CARATTERISTICHE DEGLI IMPIANTI DOMOTICI .1682
9.PRODOTTI COMMERCIALI ....................................1683
9.1. Sistema MyHome BTicino .................................1683
9.2. Sistema KNX Schneider ....................................1687
10. APPLICAZIONI DEL PLC ALL’AUTOMAZIONE
CIVILE ...................................................................1689
37 SOFTWARE PER L’AUTOMAZIONE INDUSTRIALE
1.PROGRAMMA LABVIEW .......................................1691
1.1. Interfaccia grafica .............................................1691
1.2. Pannello frontale ...............................................1692
1.3. Diagramma a blocchi ........................................1692
1.4.Simulazione .....................................................1693
1.5. Esempi elementari di programmazione ...............1693
1.6. Programmazione avanzata ................................1695
1.7. Funzioni grafiche .............................................1696
1.8.Interfacciamento ...............................................1697
2.PROGRAMMA MULTISIM ......................................1699
2.1. Realizzazione di un circuito ...............................1699
2.2. Prove di simulazione .........................................1700
2.3.Applicazioni ....................................................1700
TELECOMUNICAZIONI
38 RICHIAMI DI NOZIONI FONDAMENTALI
1.DESCRIZIONE DI UNA FORMA D’ONDA
SINUSOIDALE .......................................................1705
2.FORMULE UTILI NELLA DESCRIZIONE DI
UN SEGNALE SINUSOIDALE TRAMITE
VETTORI E NUMERI COMPLESSI ..........................1705
39SEGNALI
1.CLASSIFICAZIONE DEI SEGNALI ..........................1709
2.ANALISI NEL DOMINIO DEL TEMPO E DELLA
FREQUENZA ..........................................................1709
3.DETERMINAZIONE DELLO SPETTRO E DELLA
BANDA DI UN SEGNALE DETERMINISTICO
PERIODICO O MODULATO .....................................1711
4.PROPRIETÀ UTILI NELLA DETERMINAZIONE
DELLO SPETTRO E DELLA BANDA DI UN
SEGNALE ...............................................................1713
4.1. Traslazione nel tempo di un segnale ....................1713
4.2. Traslazione in frequenza dello spettro di
un segnale ........................................................1713
4.3. Traslazione sull’asse delle ampiezze ...................1714
4.4. Moltiplicazione di un segnale per una costante .....1715
4.5. Somma di segnali ..............................................1715
40DECIBEL
1.DEFINIZIONE .........................................................1719
2.GUADAGNO E ATTENUAZIONE DI UN
QUADRIPOLO ........................................................1720
3.LIVELLI ASSOLUTI DI POTENZA E TENSIONE ......1720
3.1. Livello assoluto di potenza: dBm e dBW .............1720
3.2. Livello assoluto di tensione: dBV, dBμV, dBu ......1720
3.3. Calcolo dei livelli di potenza a partire dalla conoscenza del valore di tensione e dell’impedenza di
carico ..............................................................1722
4.PASSAGGIO INVERSO ............................................1722
5.RAPPORTO S/N .......................................................1723
6.BILANCIO DI POTENZA DI UN COLLEGAMENTO
O LINK BUDGET ....................................................1724
7.FORMULARIO SU ALTRE UNITÀ DI
TRASMISSIONE .....................................................1726
41 S/N, RUMORE, DISTORSIONI E INTERFERENZE
1.CALCOLO DEL RAPPORTO S/N ..............................1729
2.RUMORE ................................................................1729
2.1. Definizione, modello di riferimento e
tipi di rumore ....................................................1729
3.RUMORE INTERNO ................................................1730
3.1.Definizioni .......................................................1730
3.2. Rumore termico ................................................1731
3.3. Rumore granulare .............................................1732
3.4. Rumore 1/f .......................................................1732
4.CARATTERIZZAZIONE DELLE SORGENTI
DI RUMORE ...........................................................1732
4.1. Temperatura di rumore ......................................1733
4.2.Rapporto G/T ...................................................1735
4.3. Fattore di rumore e figura di rumore ....................1735
4.4. Fattore di rumore di una cascata di quadripoli ......1735
4.5. Importanza del fattore di rumore e
della figura di rumore ........................................1736
4.6. Legame tra fattore di rumore e sensibilità
di un ricevitore .................................................1736
4.7. Legame tra fattore di rumore e temperatura di
rumore .............................................................1737
4.8. Tabelle riassuntive ............................................1737
5.RUMORE ESTERNO ...............................................1740
5.1. Rumore pesato ..................................................1741
6.DISTORSIONI .........................................................1743
6.1. Condizioni di non distorsione .............................1743
INDICE GENERALE XIX
7.TIPI DI DISTORSIONE ............................................1744
7.1. Distorsione da non linearità ................................1744
7.2. Distorsione di ampiezza .....................................1748
7.3. Distorsione di fase e di ritardo di gruppo .............1748
8.INTERFERENZE .....................................................1749
42 PORTANTI FISICI
1.MODELLO DI RIFERIMENTO E FUNZIONI
FONDAMENTALI DI UN SISTEMA DI
TRASMISSIONE .....................................................1751
2.MEZZI TRASMISSIVI .............................................1752
3.CLASSIFICAZIONE DEI PORTANTI FISICI .............1753
4.COPPIE SIMMETRICHE INTRECCIATE O
TWISTED PAIR .......................................................1754
4.1. Diafonia o crosstalk ..........................................1756
5.CAVI COASSIALI ...................................................1756
5.1. Fattore di velocità e velocità di propagazione .......1757
5.2.Attenuazione ....................................................1757
6.TEORIA DELLE LINEE DI TRASMISSIONE .............1758
6.1. Modello elettrico ..............................................1758
6.2. Impedenza caratteristica e adattamento ...............1758
6.3. Propagazione su linea adattata ............................1759
6.4. Comportamento di una linea disadattata ..............1759
6.5. Parametri per la valutazione del
disadattamento .................................................1761
6.6. Adattamento di carichi resistivi con tronco λ/4 .....1762
6.7. Comportamento reattivo delle linee di
trasmissione .....................................................1762
6.8. Diagramma di Smith (Smith chart) .....................1763
6.9. Adattamento di carichi complessi .......................1765
43 FIBRE OTTICHE
1.SEGNALE OTTICO .................................................1769
2.STRUTTURA DI UNA FIBRA OTTICA .....................1770
3.CLASSIFICAZIONE E STANDARDIZZAZIONE
DELLE FIBRE OTTICHE .........................................1771
3.1. Attenuazione di una fibra ottica e finestre di
trasmissione .....................................................1771
3.2. Standardizzazione delle fibre ottiche ...................1772
3.3. Cavi ottici ........................................................1773
4.SISTEMI DI TRASMISSIONE SU FIBRA OTTICA .....1774
4.1. Trasmettitori e ricevitori ottici ............................1774
4.2. Connettori e giunti ............................................1774
4.3. Sorgenti ottiche .................................................1776
4.4.Fotorivelatori ...................................................1776
5.DISPERSIONI CAUSATE DA UNA FIBRA OTTICA .... 1776
5.1. Dispersione modale ...........................................1777
5.2. Dispersione cromatica .......................................1778
5.3. Fenomeni non lineari: PMD e FWM ...................1779
6.BANDA E CAPACITÀ TRASMISSIVA DI UNA
FIBRA OTTICA .......................................................1779
6.1. Prodotto banda-distanza ....................................1779
6.2. Banda modale (modal bandwith) ........................1780
6.3. Banda in presenza di dispersione cromatica .........1781
7.DIMENSIONAMENTO DI UN SISTEMA DI
TRASMISSIONE SU FIBRA OTTICA ........................1781
7.1. Bilancio di potenza o link budget ........................1781
7.2. Dispersione totale e banda di un sistema di
trasmissione su fibre ottiche ...............................1782
8.APPLICAZIONI ED EVOLUZIONE DEI SISTEMI SU
FIBRE OTTICHE .....................................................1782
8.1. Amplificatori ottici ...........................................1783
8.2. Trasmissione solitonica .....................................1783
8.3. Sistemi WDM ...................................................1784
44 PORTANTE RADIO
1.CARATTERISTICHE FONDAMENTALI DELLE
ONDE ELETTROMAGNETICHE ..............................1787
1.1.Definizioni .......................................................1787
1.2. Propagazione nello spazio libero ........................1788
1.3. Propagazione delle radioonde e loro
classificazione ..................................................1790
1.4. Propagazione per onda diretta o in visibilità
ottica (line of sight) ...........................................1792
1.5.Fading .............................................................1795
1.6. Propagazione per onda spaziale (sky wave) ..........1796
1.7.Assorbimento ...................................................1797
2.ANTENNE ..............................................................1798
2.1. Caratteristiche fondamentali di un sistema
d’antenna .........................................................1799
2.2. Caratterizzazione delle antenne riceventi .............1802
3.PRINCIPALI TIPI DI ANTENNE ...............................1803
3.1. Antenne omnidirezionali ...................................1803
3.2. Antenna ground plane .......................................1805
3.3. Antenne caricate ...............................................1806
3.4. Dipolo ripiegato (folded dipole) ..........................1806
4.ANTENNE DIRETTIVE UNIDIREZIONALI ..............1806
4.1. Antenna Yagi ....................................................1807
4.2. Antenne collineari e a cortina .............................1808
4.3. Antenne a parabola ...........................................1808
4.4. Connettori e adattatori per antenne ......................1810
5.ANTENNE MIMO (MULTIPLE IN MULTIPLE OUT)....1810
6.ATTENUAZIONE DI UN COLLEGAMENTO RADIO .1811
6.1. Attenuazione dello spazio libero .........................1812
7.BILANCIO DI POTENZA (LINK BUDGET) DI UN
COLLEGAMENTO RADIO ......................................1813
45 TECNICHE DI MODULAZIONE ANALOGICHE
1.MODELLO DI RIFERIMENTO PER LA
TRASMISSIONE IN ALTA FREQUENZA DI
UN SEGNALE ANALOGICO ....................................1817
2.TRASMISSIONI RADIO A MODULAZIONE DI
AMPIEZZA .............................................................1818
2.1. Modulazione di ampiezza (AM) .........................1818
2.2. Trasmettitori AM ..............................................1822
2.3. Metodi per generare la modulazione AM .............1823
3.RICEVITORI RADIO SUPERETERODINA ................1824
3.1. Frequenza immagine .........................................1826
3.2. Tipi di demodulazione .......................................1826
3.3. Demodulazione di un segnale modulato AM
tramite il rivelatore di inviluppo .........................1826
4.ALTRI TIPI DI MODULAZIONE DI AMPIEZZA ........1828
4.1. Modulazione DSB-SC .......................................1828
4.2. Modulazione SSB .............................................1828
4.3. Modulatori DSB-SC e SSB ................................1830
4.4. Demodulatori DSB-SC e SSB ............................1831
4.5. Modulazione VSB .............................................1832
5.MODULAZIONE DI FREQUENZA ...........................1832
5.1. Modulatori FM .................................................1834
5.2. Trasmettitori FM ...............................................1836
5.3. Demodulazione di un segnale FM .......................1837
5.4. Circuiti di pre-enfasi e de-enfasi .........................1839
6.MODULAZIONE DI FASE .......................................1840
7.PRESTAZIONI DELLE MODULAZIONI AM E FM IN
PRESENZA DI RUMORE .........................................1840
46 DIGITALIZZAZIONE DEI SEGNALI ANALOGICI
1.VANTAGGI DELLE TECNICHE DIGITALI ...............1843
2.DIGITALIZZAZIONE DI SEGNALI ANALOGICI ......1843
XX Manuale Cremonese di ELETTRONICA
2.1. Classificazione e tipi di CODEC .........................1845
2.2. Qualità di riproduzione e Mean Opinion Score .....1845
3.CODIFICA PCM (PULSE CODE MODULATION) .......1847
3.1. Campionamento e ricostruzione del segnale
analogico .........................................................1848
3.2.Codifica (A/D), decodifica (D/A) e quantizzazione
uniforme del segnale campionato ........................1849
3.3. Compressione e quantizzazione non uniforme ......1850
4.DIGITAL SIGNAL PROCESSING .............................1852
4.1. Discrete Fourier Transform e
Fast Fourier Transform ......................................1854
5.TECNICHE DI MULTIPLAZIONE ............................1855
5.1. Multiplazione FDM, Frequency Division
Multiplexing ....................................................1856
5.2. Multiplazione TDM, Time Division
Multiplexing ....................................................1857
47 CARATTERISTICHE GENERALI DEI
SISTEMI DIGITALI E DATI
1.MODELLO DI RIFERIMENTO .................................1863
2.ELEMENTI DI TEORIA DELL’INFORMAZIONE .......1863
2.1.Definizioni .......................................................1863
3.CAPACITÀ DI CANALE ..........................................1865
3.1. Capacità di un canale in presenza di
rumore bianco .....................................................1866
3.2. Legame tra bit rate e velocità di modulazione .......1866
4.CODIFICA DI CANALE PER LA PROTEZIONE
CONTRO GLI ERRORI ............................................1869
4.1. Codici a blocco per la rivelazione degli errori ......1869
4.2. Correzione degli errori per ritrasmissione ............1871
4.3. Correzione diretta degli errori (FEC) ...................1872
5.NOZIONI FONDAMENTALI DI
TRASMISSIONE DATI ............................................1874
5.1. Tipi di trasmissione ...........................................1876
48 TECNICHE DI TRASMISSIONE PER SEGNALI
DIGITALI
1.TRASMISSIONE DI SEGNALI DIGITALI IN
BANDA BASE .........................................................1879
1.1. Modello di riferimento ......................................1879
1.2. Codici binari ....................................................1880
1.3. Codici pseudoternari AMI, MLT-3, HDB-3 ..........1880
1.4.Codici mB-nB ..................................................1880
1.5. Codici multilivello ............................................1884
1.6.Rigenerazione ..................................................1885
1.7.Jitter ................................................................1886
1.8. Interferenza intersimbolica .................................1886
1.9. Diagramma a occhio .........................................1887
2.TECNICHE DI MODULAZIONE PER SISTEMI
DIGITALI ...............................................................1888
2.1. Caratteristiche generali delle
modulazioni digitali ........................................1888
2.2. Classificazione delle modulazioni digitali ..........1890
2.3. Modulazioni di ampiezza ASK e OOK ..............1890
2.4. Modulazioni di fase M-PSK .............................1890
2.5. Modulazione M-QAM e M-APSK ....................1890
2.6.Modulatore I-Q ...............................................1896
2.7. Modulazioni di frequenza ................................1896
2.8. Determinazione della probabilità d’errore ..........1896
2.9. Ponti radio digitali ..........................................1900
2.10. Collegamenti via satellite .................................1902
3.TECNICHE DI TRASMISSIONE SPREAD
SPECTRUM ............................................................1904
3.1. Direct sequence spread spectrum ........................1905
3.2. Frequency hopping spread spectrum ...................1906
4.TECNICHE DI TRASMISSIONE PER SISTEMI A
LARGA BANDA ......................................................1906
4.1.OFDM .............................................................1906
INDICE ANALITICO ..........................................1909
NOTE PER LA CONSULTAZIONE DEL VOLUME
In ciascun capitolo i riferimenti di figure, tabelle, formule ed esempi sono numerati in ordine crescente e sempre
preceduti dal numero del capitolo (per es. tab. 42.5, fig. 37.2)
I rimandi ad altri capitoli sono preceduti dal simbolo § e riportano il numero del capitolo in grassetto. (§ 48.1.4)
1012 ELETTRONICA
incremento e decremento:
• LOOP, loop se CX non è 0;
• LOOPE LOOPY, loop se CX non è uguale a 0 e ZF = 1;
• LOOPNY LOOPNE, loop se CX non è uguale a 0 e ZF = 0;
• DEC, decremento;
• INC, incremento.
1.5.23 Istruzioni di test, confronto e salto
A questa categoria appartengono quelle istruzioni di test sui
bit e di salto condizionato e non. Alcune istruzioni sono di
aritmetica e logica virtuale; per esempio il confronto (CMP)
è una sottrazione senza conservazione del risultato. Alcuni
esempi di istruzioni di questo tipo sono:
• CMP, confronto;
• JA JNBE, salto se superiore;
• JAE JNB, salto se superiore o uguale;
• JC, salto se il riporto è 1;
• JCXY, salto se il registro CX è 0;
• TEST, test (confronto logico).
1.5.24 Istruzioni di shift, rotate e carry
Le istruzioni di shift, rotate e carry consentono la moltiplicazione e la divisione per potenze di 2 facendo scorrere i dati contenuti nell’accumulatore. I bit spostati con operazione logica all’interno di una locazione di memoria assumono lo stato zero. Uno spostamento aritmetico di un bit verso destra opera una divisione per 2 del dato, viceversa uno
spostamento aritmetico di un bit verso sinistra equivale a
una moltiplicazione per 2. Ecco alcuni esempi di istruzioni:
• CLC, azzeramento del riporto;
• RCL, rotazione a sinistra attraverso il riporto;
• RCR, rotazione a destra attraverso il riporto;
• ROL, rotazione a sinistra;
• ROR, rotazione a destra;
• SAR, shift aritmetico a destra;
• SAL, shift aritmetico a sinistra.
1.5.25 Istruzioni di chiamata e ritorno
L’istruzione di chiamata CALL serve ad attivare una subroutine salvando nello stack i dati necessari che permetteranno in seguito di rientrare con una RET nel programma principale.
1.5.26 Istruzioni di controllo della CPU
A questo gruppo appartengono quelle istruzioni che consentono il controllo del funzionamento della CPU quando
lavora singolarmente o in collaborazione con altri processori. Le istruzioni di controllo del microprocessore comprendono:
• ESC, abbandona;
• HLT, alt;
• NOP, nessuna operazione;
• WAIT, attesa.
1.5.27 Istruzioni di interrupt
In questo gruppo troviamo le istruzioni per la gestione degli interrupt, in particolare si segnala l’istruzione INT che
può provocare degli interrupt software. Vediamo alcuni
esempi:
• CLI, azzeramento del flag di abilitazione delle interruzioni;
• INT, interruzione;
• INTO, interruzione per overflow;
• IRET, ritorno dall’interruzione;
• STI, set del flag di abilitazione delle interruzioni.
1.5.28 Gestione delle interruzioni
La CPU 8086/8088 può riconoscere fino a un massimo di
256 tipi di interruzioni che possono essere così classificate:
• interruzioni hardware esterne;
• interruzioni interne;
• interruzioni software.
Le interruzioni hardware esterne giungono al microprocessore tramite le tre linee NMI (interruzione non mascherabile), INTR (interruzione mascherabile) e RESET. Una richiesta di interruzione avanzata sulla linea NMI non può essere
ignorata e pertanto, alla fine dell’istruzione in corso di esecuzione, il microprocessore esegue i seguenti passi:
• salva nell’area stack i flag di stato;
• azzera IF (flag di abilitazione delle interruzioni mascherabili), ciò produce la disabilitazione dell’ingresso INTR;
• resetta il flag di trappola TF e quindi non può lavorare in
modo single step;
• salva nell’area stack i contenuti dei registri CS e IP;
• pone nel registro IP il dato contenuto nella memoria
all’indirizzo 08H;
• pone nel registro CS il dato contenuto nella memoria
all’indirizzo 0AH;
• genera l’indirizzo (a 20 bit) di partenza della routine di
servizio usando i contenuti dei registri CS e IP.
Gli indirizzi 08H e 0AH fanno parte di una tabella di indirizzi dedicata alla gestione degli interrupts. La tabella occupa i primi 1024 byte della memoria di sistema dall’indirizzo
000H a 3FFH. L’8086/8088 può così gestire in totale 256 tipi
di interruzioni, ognuna individuata da un’etichetta da 0 a 255
che rappresenta un indice decrescente del livello di priorità e quindi anche di esecuzione dell’istruzione stessa. Se durante l’esecuzione di una routine di servizio di un interrupt il
microprocessore riceve un’ulteriore richiesta, verifica immediatamente il livello di priorità di quest’ultima, se è di livello superiore la soddisfa, se invece è di livello inferiore la maschera. Ad ogni tipo di interruzione sono dedicati 4 byte della memoria: i due byte con indirizzi più bassi sono riservati al
registro IP i due byte con indirizzi più alti sono invece dedicati al registro CS. Infatti, nel caso di interrupt non mascherabile esaminato precedentemente, le celle di memoria 08H e
09H contengono il dato di IP mentre 0AH e 0BH quello di CS.
In tab. 24.6 è riportata la tabella dei vettori delle interruzioni dell’8086/8088. I puntatori (o vettori di interruzione)
da 0 a 4 sono dedicati alle interruzioni interne e a NMI, da 5
a 31 sono riservati a eventuali nuovi integrati dell’Intel, da
32 a 255 sono disponibili per l’utente.
Una richiesta di interruzione proveniente dall’esterno
26. Amplificatori operazionali 1141
Per questo circuito si ha:
Vo =
R2 R p
R1 R3
(V2 − V1 )
e quindi, come richiesto, una variazione lineare del guadagno con Rp.
Per quanto riguarda la resistenza d’ingresso differenziale (cioè vista tra i due terminali d’ingresso), per tutti i circuiti visti (fig. 26.8 ÷ 26.22) si ha (poiché Vn = Vp, fig. 26.26):
V2 − V1 = R1 iin + 0 + R1 iin
Rin =
V2 − V1
= 2 R1
iin
Se l’amplificatore differenziale deve avere un guadagno
elevato, R1 dovrà essere di valore relativamente piccolo; di
conseguenza anche la resistenza d’ingresso risulterà di basso valore. Questo costituisce un notevole inconveniente di
questo circuito.
Figura 26.27 Amplificatore differenziale a elevata impedenza d’ingresso.
L’impedenza d’ingresso è molto elevata, idealmente infinita.
Il circuito di fig. 26.27 può essere modificato come in
fig. 26.28 per ottenere un guadagno regolabile tramite Rp.
Infatti in questo caso la tensione di uscita risulta uguale a:
R
R
Vo = 1 + 2 + 2 2 (V2 − V1 )
R
R
p
1
Un inconveniente dell’amplificatore differenziale con due
A.O. è costituito dal fatto che i due segnali d’ingresso sono trattati in modo asimmetrico; infatti, mentre il segnale V2 incontra un solo A.O., il segnale V1 viene trattato da
due A.O. in cascata. Questo è causa di un diverso tempo di
ritardo sui due segnali, e, a frequenze elevate, la componente di modo comune dei due segnali non viene più correttamente cancellata; si ha quindi un peggioramento del
CMRR all’aumentare della frequenza.
Figura 26.26 Resistenza d’ingresso dell’amplificatore differenziale.
2.1.2 Amplificatore differenziale con due A.O.
Un amplificatore differenziale con impedenza d’ingresso
elevata può essere realizzato con l’impiego di due A.O.; lo
schema di questa realizzazione è quello di fig. 26.27.
Anche questo circuito può essere facilmente analizzato
facendo ricorso al principio di sovrapposizione degli effetti. Infatti, per V1 = 0 si ha che Vx = 0 e quindi il circuito si riduce a un amplificatore non invertente, mentre per V2 = 0
si hanno due stadi in cascata, costituiti da un amplificatore non invertente ed un amplificatore invertente. Si ottiene quindi:
R
per V1 = 0 → Vo′ = 1 + 2 V2
R1
R
per V2 = 0 → Vx = 1 + 1 (V1 )
R2
per V''
o =−
e, infine:
R
R2
Vx = − 1 + 1 V1
R1
R2
R
Vo = Vo′ + Vo'' = 1 + 1 (V2 − V1 )
R2
Figura 26.28 Amplificatore differenziale con elevata impedenza
d’ingresso e guadagno regolabile.
2.1.3 Amplificatore differenziale con tre A.O.
Il circuito più utilizzato per la realizzazione di amplificatori differenziali è quello illustrato in fig. 26.29. Questo schema presenta, infatti, oltre a una perfetta simmetria tra i due
ingressi, il vantaggio di un’elevata impedenza d’ingresso,
di poter regolare il guadagno in modo molto semplice, e
di poter ottenere guadagni elevati senza utilizzare alti valori di resistenza.
Il circuito può essere considerato come composto da due
stadi, il primo costituito dagli A.O. A1 e A2; il secondo stadio, costituito dall’A.O. A3, è un amplificatore differenziale
di tipo già illustrato. Per il secondo stadio si ha:
Vo =
R2
(Vy − Vx )
R1
27. Filtri elettronici 1175
C
2,2 μF
vo
L
12 mH
vi
R
5 mH
47 kΩ
R
1,8 kΩ
vi
L
R
vo vi
R
3,3 kΩ
5,6 kΩ
C
47 nF
vo vi
vo
Figura 27.9 Filtri relativi all'esempio 2
Filtro passa basso RL:
2.3. Filtri RLC (2° ordine)
3, 3 ⋅ 103
R
ft =
=
= 105 kHz
2πL 2π ⋅ 5 ⋅ 10−3
Nella tab. 27.4 sono raffigurati gli schemi di tre filtri del 2°
ordine RLC, di cui si scrivono le funzioni di trasferimento
espresse in forma canonica, ricavate con la formula del partitore di tensione; le espressioni dei parametri ω0, A0 e ξ si
ottengono mediante il confronto con le forme canoniche riportate nella tab. 27.1:
Filtro passa basso RC:
ft =
1
1
=
= 604 Hz
2πRC 2π ⋅ 5600 ⋅ 47 ⋅ 10−9
Esempio 3
Progettare un filtro passa basso del primo ordine con frequenza di taglio ft = 3400 Hz.
Soluzione
Si sceglie la configurazione passa basso RC rappresentata in tab. 27.3.
Si deve individuare una coppia di valori di R e C tali che:
ft =
ωp
1
=
= 3400 Hz
2π 2πRC
• Filtro passa basso RLC:
G(s) =
1
LC
A0 = 1
1
R
s2 + s +
L
LC
1 R C ω0 =
ξ=
LC
2 L
(27.11)
• Filtro passa alto RLC:
G(s) =
per cui è possibile fissare a piacere il valore di uno dei
due componenti e calcolare l’altro; si fissa per esempio
C = 10 nF e si ricava R:
1
1
R=
=
= 4681 Ω
2πCft 2π ⋅10 ⋅10−9 ⋅ 3400
che si può approssimare col valore commerciale R = 4,7 kΩ.
ω0 =
s2
A0 = 1
1
R
s2 + s +
L
LC
1
R C
ξ =
2 L
LC
(27.12)
• Filtro passa banda RLC:
Tabella 27.4 Filtri passivi del secondo ordine RLC; i diagrammi di Bode si riferiscono al caso di poli complessi coniugati (ξ < 1).
Filtri RLC
R
vi
C
R
−40 dB/dec
vo
C
L
vi
ω
vo
+40 dB/dec
ω0
| G | dB
−2
vo
ec
L
/d
C
dB
vi
ω
ω0
| G | dB
R
Passa banda
ω0
0
Passa alto
| G | dB
+2
Passa basso
Bode-modulo
L
0
ω
dB
/d
ec
1483
32
SENSORI E CIRCUITI APPLICATIVI
MARCO BARONCELLI • Rev. PAOLO GUIDI
1. INTRODUZIONE
Si definisce trasduttore un dispositivo fisico progettato per
trasformare grandezze appartenenti a un sistema energetico in grandezze equivalenti appartenenti a un diverso sistema energetico. Il trasduttore, operante con una grandezza
in ingresso nel dominio fisico di interesse e una grandezza
di uscita nel dominio fisico dell’unità di controllo, prende
il nome specifico di sensore; nel caso complementare il trasduttore viene definito attuatore.
Vengono di seguito esposte le caratteristiche e le tipologie applicative dei sensori la cui grandezza in uscita è specificatamente un segnale di tipo elettrico.
1.1. Parametri tipici dei sensori
Le principali caratteristiche fornite dai costruttori per identificare un generico sensore sono le seguenti.
• Caratteristica ingresso/uscita. È costituita dalla relazione matematica esistente tra la grandezza d’uscita (U)
Figura 32.1 Caratteristiche I/O di sensori.
Figura 32.2 Linearità secondo il metodo dei minimi quadrati.
e quella d’ingresso (I). La caratteristica si dice lineare
quando si ha una variazione della grandezza d’uscita direttamente proporzionale a quella d’ingresso. In generale
la caratteristica ingresso/uscita sarà di tipo non lineare o
potrà essere considerata lineare solo per un ristretto campo di valori (fig. 32.1).
• Linearità. È il parametro del sensore che evidenzia la
deviazione della caratteristica reale ingresso/uscita dalla caratteristica ideale lineare. In base a come si sceglie
l’equazione della retta possono essere definite diverse
espressioni per l’errore di linearità; la scelta più comune
è quella della retta che approssima meglio la caratteristica del sensore nel senso dei minimi quadrati (fig. 32.2).
L’errore di linearità è definito allora come
ε% =
∆U max
⋅ 100
U FS
dove ΔUmax è lo scostamento massimo della grandezza
di uscita rispetto alla retta di riferimento e UFS è l’intero
1792 TELECOMUNICAZIONI
Tabella 44.6 Tipi di propagazione delle onde e.m.
Tipo di propagazione
Onda di superficie o onda
terrestre
Onda spaziale o onda di
cielo o onda ionosferica
Banda
VLF/LF/MF
HF
Caratteristiche
Viaggia a contatto con il suolo e segue la superficie terrestre
Deve essere polarizzata verticalmente
L’attenuazione cresce con la frequanza f per via dell’assorbimento da
parte del suolo
A f inferiori ai 30 MHz la ionosfera può riflettere le onde e.m. e consentire la comunicazione a lunga distanza
Onda diretta o in visibilità
ottica (Line Of Sight, LOS)
VHF/UHF/SHF A f molto alte un’onda e.m. è approssimabile a un raggio che viaggia
direttamente dall’antenna trasmittente all’antenna ricevente; nella troposfera segue un percorso incurvato
Onda riflessa
VHF/UHF/SHF Il suolo e/o eventuali ostacoli presenti determinano delle riflessioni che
possono creare dei percorsi indiretti (non in visibilità ottica) tramite cui
un’onda e.m. può giungere al ricevitore
Scattering troposferico
UHF/SHF
A f elevate le disomogeneità della troposfera possono causare una diffusione in più direzione delle onde e.m. che può essere sfruttata per realizzare ponti radio a grande distanza (ponti radio tropo-scattering).
Poiché a seconda della loro frequanza la propagazione delle onde e.m. è influenzata in modo diverso dalla composizione dell’atmosfera, è possibile suddividere la propagazione delle onde e.m. nelle cinque categorie indicate in
tab. 44.6 e fig. 44.2. Le comunicazioni via satellite rientrano nella categoria delle comunicazioni per onda diretta, con
il satellite che funge da ripetitore.
1.4. Propagazione per onda diretta o in
visibilità ottica (line of sight)
La propagazione delle onde radio in un ambiente reale è
influenzata da numerosi fattori, quali la composizione del
mezzo (l’aria) in cui avviene la propagazione e la presenza di ostacoli posti sul cammino delle onde elettromagnetiche. Le caratteristiche della propagazione variano, quindi,
a seconda dell’ambiente e della lunghezza d’onda delle onde e.m. In un ambiente reale i principali fenomeni che possono interviene sono i seguenti:
• assorbimento;
• riflessione delle onde e.m. da parte del suolo, di ostacoli,
di superfici metalliche;
• rifrazione delle onde e.m. quando esse attraversano mezzi dielettrici aventi differenti caratteristiche;
• diffrazione causata dal terreno e da ostacoli.
La propagazione per onda diretta, o propagazione in visibilità ottica (Line Of Sight, LOS), è quella più comunemente sfruttata nei moderni sistemi di comunicazione via
radio, in quanto essi operano a frequenze elevate (bande
VHF/UHF/SHF). L’atmosfera presenta un indice di rifrazione che varia in dipendenza della sua composizione. Nello spazio libero i percorsi seguiti sarebbero rettilinei, mentre nell’atmosfera essi risentono della disomogeneità del
mezzo, che causa rifrazione, e sono soggetti a fenomeni di
riflessione, diffrazione e assorbimento, che causano ulte-
riori perdite. Tali fenomeni avvengono essenzialmente nella troposfera in quanto la stratosfera e la ionosfera a queste
frequenze si possono considerare sostanzialmente simili allo spazio libero.
1.4.1 Definizioni
Atmosfera standard. È un modello che approssima il
comportamento medio dell’atmosfera nelle regioni temperate, in cui l’indice di rifrazione diminuisce uniformemente al crescere dell’altezza dal suolo e può essere calcolato come:
p
e
n = 77, 6⋅ + 3, 73 ⋅ 105 ⋅ 2 (44.4)
T
T
dove:
• T = temperatura in K;
• p = pressione atmosferica totale (in hPa);
• e = pressione parziale dovuta al vapore acqueo (in hPa).
Rifrattività N. Poiché l’indice di rifrazione ha valori
molto vicini all’unità (tipicamente 1,00035) e sue variazioni dell’ordine della parte per milione possono incidere
sulla propagazione delle microonde, dall’indice di rifrazione si ricava un parametro noto come rifrattività dell’aria e definito in termini di parti per milione oltre l’unità, cioè:
N = (n − 1) · 106
(44.5)
Gradiente della rifrattività G. Il gradiente della rifrattività dell’aria è definito come:
G = dN/dh
(44.6)
1.4.2 Percorso seguito nell’atmosfera standard
Nell’atmosfera standard la rifrattività dell’aria diminuisce linearmente con l’altezza e il suo gradiente è costan-
INDICE ANALITICO 1947
Trasformati, legni, 390
Trasformatore/i
– a larga banda
– – del tipo a linea di trasmissione, 1448
– – di tipo normale, 1446
– – per alta frequenza, 1446
– a tensione costante (ferrorisonanza), 1442
– – caratteristiche e principio di
funzionamento, 1442
– – criteri di progetto dei trasformatori a tensione costante, 1443
– avvolgimenti, 1449
– di alimentazione, 1439
– – dimensionamento degli avvolgimenti, 1441
– – dimensionamento del nucleo, 1440
– – induttanza dispersa, 1442
– – verifica dell’innalzamento di
temperatura, 1446
– di bassa frequenza, 1444
– di corrente, 723
– – errore d’angolo, 723
– – errore di corrente, 723
– – errore di rapporto, 723
– – rapporto di trasformazione nominale, 723
– di misura, 722
– di tensione, 723
– – errore d’angolo, 723
– – errore di rapporto, 723
– – errore di tensione, 723
– – rapporto di trasformazione nominale, 723
– ibrido, 1448
– ideale, 716
– monofase, 711
– – corrente magnetizzante, 713
– – equazioni fondamentali in regime sinusoidale, 712
– – funzionamento a carico, 714
– – funzionamento a vuoto, 715
– – funzionamento in corto circuito, 716
– – in parallelo, 718
– – perdite e rendimento, 718
– – rapporto di trasformazione a
vuoto, 715
– – rapporto spire, 715
– non lineare, 712
– stella-triangolo di capacità, 606
– triangolo-stella di capacità, 606
– trifase, 722
Trasformazione/i
– allotropiche dei metalli, 409
– ciclica, 137
– di beni, 316
– – materiale, 316
– – spaziale, 316
– termodinamiche, 131
– – adiabatiche, 132, 137
– – irreversibili, 131
– – isobare, 132, 134
– – isocore, 134
– – isoterme, 132
– – quasi-statiche, 131
– reversibile, 131
– stella-triangolo, 604, 637
– – di resistenze, 605
– triangolo-stella, 604, 637
– – di resistenze, 605
Traslazione di un segnale, in frequenza dello spettro, 1713
Trasmissione dei dati con sistemi
digitali, 1874, 1876
– nozioni fondamentali, 1874
– parallela, 1876
– seriale, 1876
– – asincrona, 1876
– – sincrona, 1877
Trasmissione del calore, 136
– per conduzione, 136
– per convezione, 136
– per irraggiamento, 136
– – corpo nero, 137
– – legge di Stefan-Boltzmann, 136
– – potere emissivo specifico, 136
– termica totale, 707
Trasmissione di segnali digitali,
1879-1908
via satellite, 1902
– collegamenti
– in
banda base, 1879
– – codici di interfaccia, 1879
– – codici di linea, 1879
– – – binari, 1881
– – – multilivello, 1881
– – – pseudoternari, 1881
– – diagramma a occhio (eye
diagram o eye pattern), 1887
– – interferenza intersimbolica, 1887
– – jitter, 1886
– – modello di riferimento, 1879
– – rigenerazione, 1885
– – – intermedia, 1885
– – – terminale, 1885
– ponti radio digitali, 1900
– sistemi a larga banda, 1906
– – Orthogonal Frequency Division
Multiplexing, 1906
– tecniche direct sequence spread
spectrum, 1905
– – fattore di espansione (spreading
factor), 1905
– tecniche frequency hooping spread
spectrum, 1906
– – sequenza di hooping, 1906
– tecniche spread spectrum, 1904
– – de-spreading, 1905
– – guadagno di processo
(processing gain), 1905
– – spreading, 1904
Trasmittanza termica, 535, 568
– calcolo della, 537
– in
regime periodico, 551
regime stazionario, 537
– in
– periodica, 535
Trattamento
– meccanico biologico (TMB), 435
– termico, 409
– – ciclo termico, 409
– – fase di permanenza, 409
– – fase di raffreddamento, 409
– – fase di riscaldamento, 409
TRAU (Transcoding and Rate
Adaption Unit), 1847
Travi, 390
Triangolo di Tartaglia, 85
Trifase, sistemi, 648
Trigger di Schmitt, 1159
– ciclo di Voltage gain, 1132
– convertitore sinusoide-onda quadra, 1160
– invertente, 1635
Trigonometria piana, 18
– archi associati, 21
– dei seni, 19
– del coseno, 19
– delle proiezioni, 19
– formule di addizione, 20
– formule di duplicazione e bisezione, 21
– formule parametriche, 21
– funzioni trigonometriche, 20
– identità trigonometriche, 19
– valori delle funzioni trigonometriche per archi particolari, 22
Troncatrice, 395
Tronco λ/4, 1762
Troposfera, 129
Troposfera, 1790
Truciolabilità, 377, 390
Truciolari, legni, 390
True Single Phase Clock (TSPC),
952
Truschino, 394
TSPC (True Single Phase Clock), 952
TTL (Transistor Transistor Logic), 932
– Advanced Low-power Schottky
(ALS), 935, 952
– Advanced Schottky (AS), 935, 937
– con stadio di uscita a open
collector, 938
– Fairchild Advanced Schottky
(FAST), 937
– Fast, 935
– Low-power Schottky (LS), 935, 937
– resistenza di pull-up, 938
– Schottky (S), 936
– sottofamiglie, 935
– Standard (STD), 935, 936
TUA (Testo Unico Ambientale), 415
Tubo/i, 384
– fotomoltiplicatori (PMT,
PhotoMultiplier Tube), 1544
– Venturi, 129
Tungsteno, 388
Turbina/e
– a gas, 515
– a vapore, 516
– eoliche, 478, 479
– idrauliche, 471
– – distributore, 473
– – girante, 473
Turbolenza, 129
Tutela: – del suolo, 424; – della
qualità dell’aria, 423; – delle acque, 424; – misure di, 337
Twistatura, 1754
U
UAC (User Account Control), 218
UB (Upper Byte), 891
Ubuntu 12.04, 222
Ubuntu one, 224
UHF (Ultra High Frequency), 1790
ULSI (Ultra Large Scale of
Integration), 928
Ultra Large Scale of Integration
(ULSI), 928
UMB (Ultra Mobile Broadband),
1908
Umidità: – assoluta, 1508; – relativa, 1509
UMLAL (Unsigned Multiply
Accumulate Long), 1037
UMULL (Unsigned Multiply Long),
1037
UNI (Ente nazionale italiano), 963
UNICODE, 206
Unità
– di disegno, 296
– di massa atomica, 159
– di misura, 99-110, 965
– – grandezze derivate, 99
– – grandezze fisiche, 100-106
– – – chimiche, 106
– – – elettrotecniche ed elettroniche, 104
– – – geometriche e meccaniche, 101
– – – illuminotecniche, 106
– – – termotecniche, 105
– – grandezze fondamentali, 99
– – multipli e sottomultipli, 100
– – – fattore di moltiplicazione, 100
– – – prefisso, 100
– – – simbolo, 100
– – sistema internazionale (SI), 99
– – tabelle di conversione, 107-110
– – – capacità, 107
– – – carico per unità di lunghezza,
tensione superficiale, 109
– – – lavoro, calore, energia, 108
– – – lunghezze, 107
– – – massa volumica, 108
– – – massa, 108
– – – momento quadratico di superficie, 107
– – – momento quadratico di volume, 107
– – – peso forza, 108
– – – potenza, 109
– – – pressioni, carico unitario,
109, 110
– – – superfici, 107
– – – temperatura, 109
– – – velocità, 108
– – – volume per unità di massa, 110
– – – volumi, momento statico di
area, momento quadratico
di linea, modulo di resistenza, 107
– logico-aritmetica (ALU), 827
– produttiva, 332
Unpinned Sandwich GMR, 1539
Up/down counter, 852
UPIC (User Programmable Integrated
Circuit), 910
Upper Byte (UB), 891
Urto: – anelastico, 125; – centrale,
125; – elastico, 125; – problemi di,
125; – totalmente anelastico, 125
USB flash drive (pen drive), 210
User Programmable Integrated
Circuit (UPIC), 910
U-SSB (Upper-SSB), 1830
Utile: – dell’impresa, 322; – lordo,
323; – netto, 322, 323
Utilità, 315
– marginale, 316
– ponderata, 316
UV Erasable PAL, 917
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