Elettronica
Generatori di forme d’onda
Andrea Mola
I.T.I.S. Cartesio
10 maggio 2014
Andrea Mola (I.T.I.S. Cartesio)
Elettronica
10 maggio 2014
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Indice
1
Introduzione
A cosa servono
Tipi di onda
2
Onda Rettangolare
Multivibratore Astabile con OP-AMP
3
Onda Impulsiva
Multivibratore Monostabile con OP-AMP
4
Onda Sinusoidale
Oscillatore a Ponte di Wien
Oscillatore a Sfasamento
Andrea Mola (I.T.I.S. Cartesio)
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Introduzione
A cosa servono
A cosa servono
Sono tutti quei circuiti elettronici con amplificatori operazionali in grado
di generare sull’uscita segnali con forme d’onda diversa, quali:
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Introduzione
A cosa servono
A cosa servono
Sono tutti quei circuiti elettronici con amplificatori operazionali in grado
di generare sull’uscita segnali con forme d’onda diversa, quali:
ONDA QUADRA (DC = 50%);
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Introduzione
A cosa servono
A cosa servono
Sono tutti quei circuiti elettronici con amplificatori operazionali in grado
di generare sull’uscita segnali con forme d’onda diversa, quali:
ONDA QUADRA (DC = 50%);
ONDA RETTANGOLARE DC 6= 50%);
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Introduzione
A cosa servono
A cosa servono
Sono tutti quei circuiti elettronici con amplificatori operazionali in grado
di generare sull’uscita segnali con forme d’onda diversa, quali:
ONDA QUADRA (DC = 50%);
ONDA RETTANGOLARE DC 6= 50%);
ONDA IMPULSIVA (con ∆t breve);
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Introduzione
A cosa servono
A cosa servono
Sono tutti quei circuiti elettronici con amplificatori operazionali in grado
di generare sull’uscita segnali con forme d’onda diversa, quali:
ONDA QUADRA (DC = 50%);
ONDA RETTANGOLARE DC 6= 50%);
ONDA IMPULSIVA (con ∆t breve);
ONDA TRIANGOLARE E DENTE DI SEGA;
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Introduzione
A cosa servono
A cosa servono
Sono tutti quei circuiti elettronici con amplificatori operazionali in grado
di generare sull’uscita segnali con forme d’onda diversa, quali:
ONDA QUADRA (DC = 50%);
ONDA RETTANGOLARE DC 6= 50%);
ONDA IMPULSIVA (con ∆t breve);
ONDA TRIANGOLARE E DENTE DI SEGA;
ONDA SINUSOIDALE.
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Introduzione
Tipi di onda
Onda quadra, rettangolare e impulsiva
I circuiti per per realizzare queste onde si chiamano multivibratori e si
possono realizzare sia con amplificatore operazionale (OP-AMP), che
con un integrato dedicato (NE555).
(In questa slide tratteremo solo quelli con OP-AMP)
Nel dettaglio:
Multivibratore Astabile: Onda quadra e rettangolare;
Multivibratore Monostabile: Onda impulsiva.
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Introduzione
Tipi di onda
Onda triangolare e dente di sega
Per realizzare queste onde, invece si utilizzano in retroazione un
comparatore con isteresi con un integratore invertente.
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Introduzione
Tipi di onda
Onda sinusoidale
I circuiti in questo caso si chiamano oscillatori.
Noi andremo ad analizzarne due, chiamati:
Oscillatore a sfasamento;
Oscillatore a ponte di Wien.
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Indice
1
Introduzione
A cosa servono
Tipi di onda
2
Onda Rettangolare
Multivibratore Astabile con OP-AMP
3
Onda Impulsiva
Multivibratore Monostabile con OP-AMP
4
Onda Sinusoidale
Oscillatore a Ponte di Wien
Oscillatore a Sfasamento
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Onda Rettangolare
Multivibratore Astabile con OP-AMP
Multivibratore Astabile con OP-AMP
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Onda Rettangolare
Multivibratore Astabile con OP-AMP
Multivibratore Astabile con OP-AMP
É un circuito retroazionato poisitivamente, che ha due stati entrambi
instabili che si ripetono periodicamente senza la necessitá di comandi
esterni.
Nell’istante in cui viene connessa l’alimentazione, il circuito si porta
spontaneamente in uno dei suoi due stati, ma con la retroazione
positiva (crea instabilità) dopo un tempo prefissato porta il circuito ad
assumere l’altro stato, e poi di nuovo il primo e cosí via periodicamente
generando una oscillazione periodica.
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Onda Impulsiva
Multivibratore Monostabile con OP-AMP
Multivibratore Monostabile con OP-AMP
Alto
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Basso
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Onda Impulsiva
Multivibratore Monostabile con OP-AMP
Multivibratore Monostabile con OP-AMP
É un circuito retroazionato positivamente che presenta sempre uno
stato stabile ed uno stato instabile.
In assenza di comandi esterni il valore assunto dall’uscita Vout
corrisponde allo stato stabile del circuito, che può essere costante a
livello alto oppure a livello basso.
Quando si applica l’opportunua sollecitazione all’ingresso Vin , il
monostabile passa dallo stato stabile a quello instabile per un certo
intervallo di tempo, dopo il quale ritorna allo stato stabile.
La durata di tale intervallo dipende dal tempo di carica e scarica del
condensatore C, e quindi dipende dalla sua capacità.
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Onda Sinusoidale
Oscillatore
Si definisce oscillatore un circuito con amplificatore operazionale e
retroazione poisitiva di tipo RC (da cui deriva l’instabilitá), in grado di
fornire in uscita un segnale sinusoidale di frequenza f0 costante o
determinata.
Dove A é un blocco amplficatore e H é il blocco di retroazione positiva.
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Onda Sinusoidale
Condizioni di Barkahusen
1
|AH| = 1
2
∠AH = 0 + 2k π
Queste condizioni devono essere verificate per garantire il
mantenimento dell’oscillazione d’uscita alla frequenza f0 desiderata.
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Onda Sinusoidale
Oscillatore a Ponte di Wien
Oscillatore a Ponte di Wien
Circuito
Blocco A
OP-AMP non invertente
A=
R2
Vout
=1+
Vp
R1
Blocco H(jω)
Quadripolo resistivo-capacitivo
H(jω) =
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1−
jωRC
+ 3jωRC
ω2R 2C 2
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Onda Sinusoidale
Oscillatore a Ponte di Wien
Oscillatore a Ponte di Wien
Gudagno d’anello AH(jω)
AH(jω) =
R2
1+
R1
1−
jωRC
+ 3jωRC
ω2R 2C 2
q
(ReAH(jω) )2 + j(ImAH(jω) )2
R2
ωRC
p
=
1+
R1
(1 − ω 2 R 2 C 2 )2 + (3jωRC)2
|AH(jω)| =
(ImAH(jω) )
= arctg
ReAH(jω) )
π
3ωRC
= 0 + − arctg
2
1 − ω2R 2C 2
∠AH(jω)
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Onda Sinusoidale
Oscillatore a Sfasamento
Oscillatore a Sfasamento
Circuito
Blocco A
OP-AMP invertente
A=
R1
Vout
=−
Vp
R
Blocco H(jω)
H(jω) =
3R3C3
− 1−6ω2 R 2 C 2jω
+jωRC(5−ω 2 R 2 C 2 )
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Onda Sinusoidale
Oscillatore a Sfasamento
Oscillatore a Sfasamento
Gudagno d’anello AH(jω)
jω 3 R 3 C 3
R1
−
AH(jω) = −
R
1 − 6ω 2 R 2 C 2 + jωRC(5 − ω 2 R 2 C 2 )
jω 3 R 2 C 3 R1
=
1 − 6ω 2 R 2 C 2 + jωRC(5 − ω 2 R 2 C 2 )
|AH(jω)| = p
ω 3 R 2 C 3 R1
(1 − 6ω 2 R 2 C 2 )2 + ω 2 R 2 C 2 (5 − ω 2 R 2 C 2 )2
∠AH =
Andrea Mola (I.T.I.S. Cartesio)
π
ωRC(5 − ω 2 R 2 C 2 )
− arctg
2
1 − 6ω 2 R 2 C 2
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Onda Sinusoidale
Oscillatore a Sfasamento
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