Joanna Marafao
Elaborazione di segnali elettrici
Amplificazione
Sorgente
Carico
Amplificatore
1
Fondamenti di Elettronica
Segnali
Segnale: supporto fisico di natura qualunque
(elettrica, acustica, ottica, etc.) cui si associa
una informazione allo scopo di poterla
trasferire da una sorgente ad un utilizzatore.
Temperatura
Esempio: temperatura ambiente in un
determinato periodo di tempo
Fondamenti di Elettronica
Fondamenti di ElettronicaPiezoelectric
Transformer
Tempo
2
1
Joanna Marafao
Segnali
Esempi:
■
■
■
■
segnale di tensione prodotto da un
sensore di luminosità
onda acustica prodotta da un altoparlante
luce emessa da un semaforo
…..
3
Fondamenti di Elettronica
Segnali analogici e digitali
v (t)
Segnale analogico a tempo continuo
t
v (t)
Segnale analogico a tempo discreto
t0 t1 t2 t3
Fondamenti di Elettronica
Fondamenti di ElettronicaPiezoelectric
Transformer
t
4
2
Joanna Marafao
Segnali analogici e digitali
Segnale digitale (quantizzato)
v (t)
V3
V2
V1
t
Segnale ad ampiezze discrete e a tempo
continuo
Fondamenti di Elettronica
5
Segnali analogici e digitali
Fondamenti di Elettronica
Fondamenti di ElettronicaPiezoelectric
Transformer
6
3
Joanna Marafao
Sorgenti
Rappresentazione secondo Thévenin
RTh
+ v
Th
iO
+
vO
-
vTh = tensione a vuoto
Rappresentazione secondo Norton
iO
iN
+
RTh vO
-
iN = corrente di cortocircuito
7
Fondamenti di Elettronica
Rete
lineare
Rappresentazione Thévenin
+
vTh
-
= tensione a vuoto
Rete
lineare
Annullando tutti i
generatori indipendenti
Fondamenti di Elettronica
Fondamenti di ElettronicaPiezoelectric
Transformer
RTh
+ v
Th
RTh
8
4
Joanna Marafao
Rete
lineare
Rappresentazione Norton
iN = corrente di cortocircuito
Rete
lineare
Annullando tutti i
generatori indipendenti
iN
RTh
RTh
9
Fondamenti di Elettronica
Equivalenza
RTh
+ v
Th
iN
RTh
vTh = RThiN
RTh =
Fondamenti di Elettronica
Fondamenti di ElettronicaPiezoelectric
Transformer
tensione a vuoto
vTh
=
iN corrente di cortocircuito
10
5
Joanna Marafao
Principio di sovrapposizione degli
effetti
c = causa
c1 → e1
e = effetto
c2 → e2
α c1 + β c2 → α e1 + β e2
α,β ∈ ℜ
11
Fondamenti di Elettronica
Principio di sovrapposizione degli
effetti
Esempio:
+
R1
VA
R2
IO
R1
R2
+
VO= VO’ + VO”
-
+
IO
Fondamenti di Elettronica
Fondamenti di ElettronicaPiezoelectric
Transformer
+
VO’
-
+
R1
VA
R2
+
VO ”
-
12
6
Joanna Marafao
Principio di sovrapposizione degli
effetti
R1
+
IO
R2
+
VO’
-
VO′ = − I O
R1 R2
R1 + R2
VA
+
+
VO ”
R2
+
VO = V A
R1
VO′′ = V A
-
R2
R1 + R2
R2
RR
− IO 1 2
R1 + R2
R1 + R2
13
Fondamenti di Elettronica
Amplificatore
Sorgente
Carico
Amplificatore
Esempio: amplificatore di tensione ideale
rappresentazione mediante generatore di tensione
controllato in tensione (VCVS)
+
vi
-
avvi
Fondamenti di Elettronica
Fondamenti di ElettronicaPiezoelectric
Transformer
+
vo
-
av =
vo
vi
E’ unilatero!
Guadagno di
tensione a vuoto
14
7
Joanna Marafao
Amplificatore di corrente ideale
Rappresentazione mediante generatore di
corrente controllato in corrente (CCCS)
io
ii
ai =
aiii
io
ii
Guadagno di corrente
di cortocircuito
15
Fondamenti di Elettronica
Amplificatore di transconduttanza
ideale
Rappresentazione mediante generatore di
corrente controllato in tensione (VCCS)
io
+
vi
-
gmvi
gm =
io
vi
Guadagno di transconduttanza
di cortocircuito
Fondamenti di Elettronica
Fondamenti di ElettronicaPiezoelectric
Transformer
16
8
Joanna Marafao
Amplificatore di transresistenza ideale
Rappresentazione mediante generatore di
tensione controllato in corrente (CCVS)
ii
rmii
+
vo
-
rm =
vo
ii
Guadagno di transresistenza
di circuito aperto
17
Fondamenti di Elettronica
Amplificatore di tensione reale
Rs
vs
Ro
+
vi Ri
avvi
-
+
vo
-
RL
Carico
Sorgente
Amplificatore
Ri = resistenza d’ingresso dell’amplificatore
Ro = resistenza di uscita dell’amplificatore
Fondamenti di Elettronica
Fondamenti di ElettronicaPiezoelectric
Transformer
18
9
Joanna Marafao
Amplificatore di tensione reale
Rs
Ro
+
vi Ri
avvi
-
vs
Av =
+
vo
-
RL
Carico
Sorgente
Amplificatore
vo vo vi
RL
Ri
=
= av
≤ av
vs vi vs
RL + Ro Ri + Rs
Attenuazione
d’uscita
Attenuazione
d’ingresso
19
Fondamenti di Elettronica
Amplificatore di tensione reale
Av =
vo vo vi
RL
Ri
=
= av
≤ av
vs vi vs
RL + Ro Ri + Rs
Av = av solo se Ro=0 e Ri → ∞
Fondamenti di Elettronica
Fondamenti di ElettronicaPiezoelectric
Transformer
20
10
Joanna Marafao
Amplificatore di corrente reale
is
Rs
Ai =
ii
Ri
aiii
Ro
+
vo
-
io
RL
Carico
Sorgente
Amplificatore
io io ii
Ro
Rs
=
= − ai
is ii is
RL + Ro Ri + Rs
Attenuazione
d’uscita
Attenuazione
d’ingresso
21
Fondamenti di Elettronica
Amplificatore di corrente reale
Ai =
io io ii
Ro
Rs
=
= − ai
is ii is
RL + Ro Ri + Rs
|Ai| = ai solo se Ro → ∞ e Ri = 0
Fondamenti di Elettronica
Fondamenti di ElettronicaPiezoelectric
Transformer
22
11
Joanna Marafao
Amplificatore di transconduttanza
ideale
Rs
+
vi Ri
gmvi
-
vs
Gm =
Ro
+
vo
-
io
RL
Carico
Sorgente
Amplificatore
io io vi
Ro
Ri
=
= − gm
v s vi v s
RL + Ro Ri + Rs
Attenuazione
d’uscita
Attenuazione
d’ingresso
23
Fondamenti di Elettronica
Amplificatore di transconduttanza
ideale
Gm =
Ro
Ri
io io vi
=
= − gm
RL + Ro Ri + Rs
v s vi v s
|Gm| = gm solo se Ro → ∞ e Ri → ∞
Fondamenti di Elettronica
Fondamenti di ElettronicaPiezoelectric
Transformer
24
12
Joanna Marafao
Amplificatore di transresistenza ideale
Ro
is
Rs
Rm =
ii
Ri
rmii
+
vo
-
io
RL
Carico
Sorgente
Amplificatore
vo vo ii
Rs
RL
=
= rm
is ii is
RL + Ro Ri + Rs
Attenuazione
d’uscita
Attenuazione
d’ingresso
25
Fondamenti di Elettronica
Amplificatore di transresistenza ideale
Rm =
Rs
vo vo ii
RL
=
= rm
RL + Ro Ri + Rs
is
ii is
Rm = rm solo se Ro = 0 e Ri = 0
Fondamenti di Elettronica
Fondamenti di ElettronicaPiezoelectric
Transformer
26
13
Joanna Marafao
Amplificazione e saturazione
iI(t)
iO(t)
AV
+
vI(t)
vO
+
vO(t) RL
vO(t) = Av⋅vO(t)
+
iI(t)
AV
+
vI(t)
V+
iO(t)
vI
V1+
+
v
- O(t) RL
V
-
-V2 < vO(t) < +V1
+
V2
27
Fondamenti di Elettronica
Amplificazione e saturazione
+
iI(t)
+
vI(t)
AV
V+
iO(t)
V1+
+
v
- O(t) RL
V
-
+
V2
Fondamenti di Elettronica
Fondamenti di ElettronicaPiezoelectric
Transformer
28
14
Joanna Marafao
Linearità e polarizzazione
29
Fondamenti di Elettronica
Risposta in frequenza
H ( jω ) =
Vo ( jω )
Vi ( jω )
Funzione di trasferimento
20 log H ( jω )
3dB
20 log AV 0
ωL
Fondamenti di Elettronica
H ( jω L ) =
Fondamenti di ElettronicaPiezoelectric
Transformer
ωH
Avo
2
H ( jω H ) =
ω
Avo
2
30
15
Joanna Marafao
Notazione
vI(t) ….
■
VI ….
■
vi(t) ….
■
Vi ….
Grandezze totali istantanee rappresentate da
variabili minuscole con pedici maiuscoli
Valori continui e medi rappresentati da variabili
maiuscole con pedici maiuscoli
Grandezze variabili nel tempo a valore medio nullo
rappresentate da variabili minuscole con pedici
minuscoli
Valori di picco di grandezze sinusoidali, fasori,
fasori,
trasformate di Fourier e di Laplace rappresentate
da variabili maiuscole con pedici minuscoli
■
vT = VDC + Vsig
iT = I DC + i sig
31
Fondamenti di Elettronica
Esercizi proposti
Risolvere il circuito di figura (determinare: iR1, iR2, iR3, vN).
DATI: R1=1kΩ
=1kΩ, R2=2kΩ
=2kΩ, R3=3kΩ
=3kΩ, vS=10V, iS=5mA
vN
R1
vS
iR1
+
_
R3
R2
iR3
iR2
iS
Risolvere il circuito
utilizzando diverse
metodologie:
1)
2)
3)
4)
Kirchhoff
Sovrapp. Effetti
Equival. Thevenin
Equival. Norton
iR1= -1.25 mA, iR2= 5mA, iR3 = -3.75 mA, vN=11.25 V
Fondamenti di Elettronica
Fondamenti di ElettronicaPiezoelectric
Transformer
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16
Joanna Marafao
Esercizi proposti
Risolvere il circuito di figura (determinare: iR1, iR2, iR3, vO).
DATI: RS=1kΩ
=1kΩ, R1=1kΩ
=1kΩ, R2=2kΩ
=2kΩ, R3=3kΩ
=3kΩ, vS=5V, K=100mS
R1
RS
vS
+
_
iR1
+
Kv1
v1
_
R2
+
vO
R3
iR3
iR2
_
iR1=24.5 µA, iR2=2.476mA, iR3 =-2.451 mA, vO=-7.35 V
Fondamenti di Elettronica
Fondamenti di ElettronicaPiezoelectric
Transformer
33
17
