Transitorio in un circuito R-C

Transitorio in un circuito R-C.
Scopo della prova
Rilievo delle risposte al gradino di diversi
circuiti RC.
Materiali
Generatore di funzioni, vari resistori e
condensatori, oscilloscopio.
Schema elettrico
Procedura
La disposizione circuitale impiegata per analizzare sperimentalmente il comportamento
della rete RC è quella di figura 1.
Fig. 1.
Prof. Leonardo Mascellino
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03/06/2017
Con un oscilloscopio a memoria si potrebbe visualizzare la risposta ad un singolo evento
quale il transitorio che si genera quando viene applicata o tolta la tensione di ingresso
(gradino di tensione positivo o negativo). Nella maggior parte dei laboratori è, invece,
presente un normale oscilloscopio analogico per cui la persistenza di un’immagine sul suo
schermo è data dal ripetersi di funzioni periodiche. E’ quindi necessario analizzare il
circuito inviando non un gradino ma una sequenza di gradini, vale a dire un’onda quadra.
a) Dall’analisi del circuito si vede che con un valore di R = 10 k e di C = 10 nF, la
costante di tempo vale:
 = R  C = 0,1 ms
e quindi il transitorio di carica del condensatore o di scarica si esaurisce dopo circa: 5 =
0,5 ms.
Un intero ciclo di carica e scarica dura allora non meno di 2  0,5 ms = 1 ms se si desidera
che venga raggiunta la carica e la scarica completa. Il periodo dell’onda quadra da
applicare in ingresso deve essere superiore a tale valore e quindi la frequenza deve
essere inferiore a:
f  1/T = 1000 Hz.
Un valore accettabile potrebbe essere di 500 Hz.
b) Con il generatore di segnali impostato in modo da erogare un’onda quadra di 5 V di
ampiezza e frequenza 500 Hz verificare che l’ampiezza della risposta sia di circa 5 V.
c) Visualizzando in dettaglio l’onda sullo schermo dell’oscilloscopio, misurare il valore
della costante di tempo e confrontarla con quello teorico. Una possibile fonte di
discrepanza potrebbe essere data dal valore della resistenza interna del generatore di
segnali.
d) Variare la frequenza dell’onda quadra a valori di 100 Hz e poi di 5 kHz ed osservare
l’andamento della forma d’onda della tensione Vc ai capi del condensatore.
e) Volendo osservare l’andamento della corrente durante i transitori occorre prelevare il
segnale da inviare all’oscilloscopio ai capi della resistenza R. ATTENZIONE! Poiché uno
dei due connettori della sonda dell’oscilloscopio è collegato a massa occorre modificare il
circuito spostando tra di loro le posizioni di C con R. Infatti, poiché rimangono in serie, le
forme d’onda del circuito non vengono alterate, ma in questo modo la massa della sonda
risulta correttamente collegata con la massa del generatore di segnali.
Prof. Leonardo Mascellino
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