Elettronica ed Elettrotecnica

4B - Programma 2014-15
Elettronica ed Elettrotecnica
Contenuti disciplinari
A)
Quadripoli Lineari Amplificatori.
Generalità: quadripoli passivi ed attivi. Quadripoli attivi: amplificazione, funzione di trasferimento,
guadagno, impedenza di ingresso e di uscita, banda passante. Attenuazione e guadagno espressi in
decibel.
Amplificatore ideale e reale: guadagno di tensione, di corrente, di potenza, modello equivalente del
doppio bipolo con generatore reale di tensione di uscita; concetto di guadagno a vuoto e sotto carico,
impedenza di ingresso e di uscita, banda passante e distorsione armonica. Collegamento di più
amplificatori in cascata accoppiati sia in continua, sia in alternata.
Reazione Negativa.
Generalità, algebra degli schemi a blocchi, schema a blocchi di un sistema retroazionato, calcolo del
guadagno in presenza di retroazione, effetti della retroazione sulla stabilità del guadagno reazionato;
cenni sugli effetti della retroazione sulla banda passante, sulla distorsione e sul rumore. Confronto tra
amplificatori a catena aperta e amplificatori reazionati.
B)
Amplificatori Operazionali (A.O.) e applicazioni lineari.
Caratteristiche principali degli amplificatori operazionali ideali e reali (uA741, TL071); dati tecnici di un
amplificatore operazionale reale: resistenze di ingresso; massima variazione della tensione di uscita (Slew
Rate); curva di risposta e prodotto guadagno banda ( GBw ); tensione di offset, misura e compensazione
della tensione di offset.
Amplificatore operazionale funzionante a catena chiusa. Cortocircuito e apertura virtuale agli ingressi di
un amplificatore operazionale funzionante in regime lineare. Analisi della configurazioni fondamentali.
Analisi, esempi di progetto e prove pratiche relative alle configurazioni:, amplificatore di tensione
invertente e non invertente, sommatore invertente e non invertente, sommatore algebrico, amplificatore
traslatore di livello e amplificatore differenziale.
Amplificatore differenziale: l’importanza dell’amplificatore differenziale nelle applicazioni industriali,
tensione differenziale e di modo comune, guadagno differenziale e di modo comune, rapporto di reiezione
di modo comune (CMRR) e relativa prova pratica di laboratorio. Nelle prove pratiche di laboratorio sono
stati impiegati amplificatori operazionali tipo LM741, TL071.
Amplificatore differenziale per strumentazione; generalità, schema elettrico, formula del guadagno,
applicazioni pratiche con circuiti di misura a ponte resistivo di Wheastone, circuito integrato INA114,
analisi dei data sheet, metodo di progetto. Esempi, esercizi di progettazione e prova pratica di laboratorio
con INA114.
C) Comparatori
Amplificatore operazionale funzionante a catena aperta. Comparatori: generalità, comparatori semplici
invertenti e non invertenti, comparatore invertente con isteresi (trigger di Schmitt), schemi elettrici,
principio di funzionamento, caratteristica di trasferimento, metodo di analisi e metodo di progetto.
Esercizi e prove pratiche di laboratorio sia con amplificatori operazionali, sia con comparatori LM339 a
singola alimentazione.
Circuiti comprendenti dispositivi non lineari e amplificatori operazionali. Diodo e diodo zener ideali:
modelli circuitali equivalenti.
Circuiti di limitazione a uno e a due livelli con amplificatori operazionali e con diodi e/o diodi zener,
analisi dei circuiti, forme d’onda e caratteristiche di trasferimento, metodo di progetto e prove pratiche
di laboratorio.
Circuiti raddrizzatori di precisione a singola e a doppia semionda positiva e negativa con carico a massa e
fuori massa, analisi dei circuiti, forme d’onda e caratteristiche di trasferimento.
D)
Segnali periodici e sviluppo in serie di Fourier
Definizione di segnale periodico: sviluppo in serie di Fourier di forme d’onda periodiche quadre,
triangolari e rettangolari: grafici nel dominio del tempo, termine generico, concetto di armonica. Spettro
di ampiezza, concetto di banda occupata dal segnale, valore efficace secondo Fourier.
Funzione di trasferimento, diagramma di Bode
Premessa. Analisi di un circuito lineare in regime sinusoidale: ripasso dei concetti di reattanza e
impedenza, numeri complessi in forma cartesiana e polare, diagrammi vettoriali; metodo simbolico.
Come ricavare la funzione di trasferimento di un circuito, sia nel dominio della variabile s, sia in regime
periodico nel dominio delle frequenze (s=jw), poli e zeri della funzione di trasferimento, risposte in
frequenza dei circuiti lineari: diagrammi del modulo e della fase.
Ripasso dei filtri passivi RC del primo ordine passa basso e passa alto, curva di risposta in modulo e fase.
Circuito risonante serie, concetto di risonanza, fattore di merito del circuito risonante, curva di risposta
della corrente in funzione della frequenza, sovratensioni sugli elementi reattivi; circuito risonante
parallelo, curva di risposta della corrente in funzione della frequenza, sovracorrenti negli elementi
reattivi, frequenze di taglio e banda passante.
Analisi della funzione di trasferimento G(s), poli e zeri, analisi della funzione di trasferimento G(jw),
formule del modulo e della fase, curve di risposta in frequenza del modulo e della fase, concetti guadagno
di centro banda e di frequenza di taglio.
E) Sistemi Trifase
Introduzione sulla generazione, trasporto e distribuzione dell'energia elettrica.
Definizione delle correnti di linea e delle tensioni concatenate e loro rappresentazione con fasori.
Definizione di terna trifase diretta equilibrata.
Generatori trifase: principio di funzionamento e collegamenti a stella e a triangolo.
Utilizzatori trifase collegamenti a stella e a triangolo.
Metodi di calcolo delle correnti per gli utilizzatori trifase a triangolo e a stella squilibrati( a 3 e a 4 fili).
Calcolo delle correnti per utilizzatori trifase a triangolo e a stella equilibrati.
Calcolo della potenza attiva, reattiva e apparente per utilizzatori equilibrati.
Calcolo delle capacità di rifasamento.
Modena, 4 giugno 2015
Gli Insegnanti
Giuliano Monti
Giordano Grenzi
I rappresentanti di classe
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