ESAME DI MATURITA’ TECNICA INDUSTRIALE
Sessione Ordinaria: 1999
Indirizzo: Elettronica e telecomunicazioni
Corso di Ordinamento - tema di ELETTRONICA
Sono assegnati i circuiti di Figura1 e Figura 2 e lo schema a blocchi di Figura 3.
Il candidato, formulando di volta in volta tutte le ipotesi aggiuntive che può ritenere necessarie,
risponda ai quesiti appresso riportati .
•
Relativamente alla Figura 1
descriva l' impiego dell' amplificatore operazionale in applicazioni non lineari;
esponga, per il circuito suddetto, il comportamento dall'istante in cui viene alimentato a quello in cui
viene disalimentato determinando l' andamento transitorio nel tempo della tensione d'uscita.
•
Relativamente alla Figura 2
Figura 2
Considerando ideali tutti i dispositivi impiegati, spieghi il funzionamento del circuito evidenziandone la
funzione raddrizzatrice per segnali anche di piccola ampiezza.
•
Relativamente alla Figura 3, che rappresenta lo schema a blocchi di un termometro analogico
adatto ad operare nel campo di temperature comprese tra 0 e 100 °C,
Figura 3
prospetti una possibile soluzione circuitale per il convertitore tensione/corrente, sapendo che la legge
funzionale del sensore utilizzato è
Vs = K⋅T
(K = 10 mV/OC)
e che l'indicazione della temperatura avviene tramite un milliamperometro con portata di fondo scala
pari a 10mA.
Traccia di soluzione ⋅
1) Analisi del testo
2) Schema a blocchi
complessivo
3) Scelta delle soluzioni
tecniche
4) Studio approfondito dei
blocchi
- Figura 1: lo schema rappresenta un comparatore non invertente
(Vol. 2, par. 5.3.1).;
- Figura 2: il circuito è un raddrizzatore di precisione a doppia
semionda (Vol. 2, par. 5.3.2).;
- Figura 3: il convertitore tensione/corrente adeguato al problema è
quello con carico fuori massa (Vol. 2, par. 5.2.8).
Il tipo di problema non prevede schemi a blocchi complessivi
Le soluzioni tecniche sono individuate al punto 1), trattandosi di
schemi-tipo dell’elettronica.
Comparatore non invertente
La tensione di soglia vale VCC/2, il segnale d’ingresso coincide con la
tensione ai capi di C1.
- si consideri come istante iniziale quello in cui viene attivata
l’alimentazione: il condensatore è scarico, pertanto:
V+ = VC = Vu = 0
- il condensatore si carica con costante di tempo: τ = R1C1 e,
all’istante tON diviene V+ > VC /2 per cui
Vu = VCC. La legge che permette di valutare tON è:
tON
−
VCC
= VCC ⋅ e R1C1
2
Quando viene tolta l’alimentazione, il condensatore si scarica in
tempo nullo attraverso il diodo e la tensione d’uscita si azzera
istantaneamente.
Raddrizzatore di precisione
1) semionda positiva: l’amp.op. A1 fornisce una tensione
d’uscita amplificata e positiva, per cui D1 è un circuito
aperto e D2 è un cortocircuito; la reazione negativa fa
sì che gli amp.op. abbiano V+ = V-, per cui: V1- = Vs.
Poiché I+ = I- = 0, in R1 ed R3 non circola corrente e
risulta: Vu = Vs.
2) Semionda negativa: la tensione d’uscita di A1 è
negativa, per cui D1 costituisce un cortocircuito e D2
un circuito aperto.
L’amp.op. A1 si configura come un inseguitore ed A2
come un amplificatore invertente a guadagno unitario,
pertanto: Vu = -Vs.
Convertitore V/I
Come è noto (Vol. 2, par. 5.2.8), nel convertitore
tensione/corrente con carico fuori massa, risulta:
V
V
KT
I= s
R= s =
R , pertanto:
I
I
