ITIS “ENRICO FERMI” a.s. 2014/ `15 Programma svolto in Elettronica

ITIS “ENRICO FERMI” a.s. 2014/ ‘15 Programma svolto in Elettronica, classe 4A Docenti: prof.ssa Anna Maria Prandini -­‐-­‐-­‐-­‐ ITP: Erio Orlandi Ripasso Condensatori in continua e in alternata. Il campo magnetico e il flusso del campo magnetico. Legge di Faraday, autoinduzione. Energia del campo magnetico. Induttori in serie e in parallelo. Gli induttori in regime sinusoidale. Introduzione allo sviluppo in serie di Fourier. Filtri passivi Caratterizzazione dei filtri. Circuito RLC, risonanza serie. Pulsazione di risonanza, impedenza caratteristica, coefficiente di risonanza. Analisi del modulo e della fase della fdt, considerando l'uscita su L, su C e su R in funzione della pulsazione. Calcolo della pulsazione di taglio. Circuito RLC serie, misure di ampiezza e fase in funzione della frequenza. Filtro RLC parallelo. Condizione di risonanza. Esercizi sul filtro serie e sul filtro parallelo. Circuiti in regime sinusoidale analizzati in funzione del tempo: equazioni integro-­‐differenziali. Cenno alla trasformata di Laplace. Quadripoli Classificazione dei quadripoli. Circuito equivalente di un quadripolo a parametri ibridi. Esempio applicativo: circuito equivalente del BJT alle variazioni con il modello a parametri h; definizione dei vari parametri. Circuito equivalente a parametri Z. Circuito interno dell'amplificatore. Parametri principali dell'amplificatore ideale. Teoria della retroazione Schemi a blocchi semplificazione a un unico blocco, determinazione dell’uscita in funzione dell’ingresso e dei guadagni dei vari blocchi Sistemi ad anello aperto Sistemi ad anello chiuso e retroazione negativa: effetti della retroazione negativa sul guadagno Effetti della Retroazione sui disturbi e sulla distorsione. Amplificatori operazionali Generalità Ingressi di un AO. Modello ideale di un AO. Parametri ideali di un AO: resistenza di ingresso/uscita; guadagno ad anello aperto; larghezza di banda. Confronto tra le proprietà dell’AO ideale e reale (parametri: GBW, slew-­‐rate, tensioni di saturazione). Applicazioni lineari degli AO: retroazione negativa Regole d’oro per gli AO: concetto di cortocircuito virtuale tra gli ingressi; assorbimento di corrente nullo agli ingressi. Amplificatore invertente (considerazioni sul guadagno, sulla resistenza di ingresso, sulla resistenza di retroazione, sulla resistenza di uscita). Sommatore invertente. Amplificatore invertente con retroazione a T resistiva. Amplificatore non invertente (considerazioni sul guadagno, sulla resistenza di ingresso, sulla resistenza di retroazione, sulla resistenza di uscita). Buffer non invertente. Sommatore non invertente. Circuito per effettuare la media algebrica, non invertente. Progetto con condizionamento di sensori di tipo resistivo. Sistema differenziale generico: tensione differenziale, tensione di modo comune, guadagno differenziale, guadagno di modo comune, CMRR. Amplificatore differenziale ad AO a 1 stadio. Amplificatore differenziale ad AO a 2 stadi. Amplificatore differenziale per strumentazione (INA114). Applicazioni non lineari degli AO Comparatori Comparatore invertente e non invertente Comparatori open-­‐collector Comparatori a finestra Comparatori con isteresi (trigger di Schmitt) invertente e non invertente Diodi zener: applicazione come limitatore di tensione nei comparatori con isteresi .Raddrizzatori a singola semionda di precisione .Raddrizzatori a onda intera di precisione. Circuiti di condizionamento di trasduttori Transistor BJT Polarizzazione in zona attiva: analisi e progetto. Il modello equivalente a parametri h per il BJT alle variazioni (piccoli segnali e bassa frequenza). Potenza in corrente alternata Potenza attiva, reattiva, apparente. Teorema di Boucherot. Analisi di reti in regime sinusoidale, senza utilizzare i numeri complessi. Le linee elettriche. Il problema del fattore di potenza. Il rifasamento. Sistemi trifasi Carichi trifase equilibrati e squilibrati su generatori trifase simmetrici. Attività di laboratorio Amplificatori operazionali: applicazioni lineari e non lineari •
Struttura interna di un AO (μA741 e TL071). •
Parametri di un AO reale: input offset voltage; correnti di polarizzazione; banda passante; prodotto GBW (guadagno per banda passante); slew rate. •
Procedure generali per effettuare misure sugli amplificatori operazionali: alimentazione duale simmetrica, filtro sull’alimentazione, taratura dell’offset. Misura delle correnti di polarizzazione dell’AO. Misura della BW di un AO nella configurazione invertente a guadagno unitario al variare della tensione di ingresso. •
Amplificatore non invertente ad AO: progetto, montaggio e misure. •
Sommatore invertente: montaggio e misure. •
Progetto di un amplificatore per strumentazione con tensione differenziale fornita da un ponte resistivo, con amplificatori operazionali integrati e resistenze di polarizzazione. Analisi delle caratteristiche dell’amplificatore differenziale per strumentazione integrato INA114. •
Misure su circuiti comparatori: comparatore invertente, comparatore a finestra con AO ad open collector, comparatore con isteresi non invertente. •
Applicazioni del circuito integrato NE555: circuito astabile con duty cycle diverso dal 50% varie configurazioni per portare il duty cycle al 50% •
Realizzazione di due progetti per il concorso bandito dall’Università di Modena, dipartimento di Fisica, riguardante il tema della luce (2015 anno internazionale della luce): circuito di condizionamento fotoresistenze e fototransistor; amplificazione; conversione A/D; trasmissione a PC per elaborazione dato.