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Indice
unità di apprendimento
11 I diodi e le loro applicazioni
Sezione 11A Diodi e loro applicazioni
1 Premessa
2 Il diodo raddrizzatore
Diodo ideale e diodo reale
Resistenza differenziale
3 I circuiti raddrizzatori
Raddrizzatori monofase a semionda
con carico resistivo
Raddrizzatori monofase a onda intera
con carico resistivo
Confronto tra raddrizzatori monofase
Raddrizzatori trifase con carico resistivo
Raddrizzatori su carico ohmico-induttivo
4 Alimentatori con filtro capacitivo
Dimensionamento del filtro capacitivo
5 I diodi zener
F acciamo il punto
20
20
21
23
25
25
26
28
28
30
32
33
37
6 Altri tipi di diodi
Diodi LED
Fotodiodi
Diodi varicap
Diodi Schottky
7 La fisica dei diodi
La fisica dei semiconduttori
Il drogaggio
Correnti di diffusione
e di deriva
La fisica della giunzione PN
Tensione di breakdown
I diodi LED
40
40
42
42
42
43
43
44
45
45
46
47
VERIFICA Test • Problemi svolti • Problemi da svolgere 48
non solo teoria
1 L’evoluzione dei diodi, 32
2 Un semplice alimentatore stabilizzato per circuiti
digitali, 39
I diodi e gli alimentatori
40
11A Approfondimenti
11A.1 Calcolo della resistenza differenziale
11A.2 Studio analitico del filtro capaitivo
Schede integrative
11A.1 I diodi commerciali
11A.2 Sigle dei componenti discreti a semiconduttore
11A.3 I data sheet degli zener e dei LED
3 Un illuminatore a infrarossi per telecamere, 42
11A.4 Approfondimenti sulla fisica dei diodi
Problemi integrativi
Soluzioni
11B Teoria, test e problemi
Laboratorio integrativo
11B.1 Analisi sperimentale dei circuiti limitatori
Soluzioni, test e problemi
9
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Indice
unità di apprendimento
12 I quadripoli e gli amplificatori
Sistemi ad anello chiuso
e retroazione
Sezione 12A I quadripoli
1 Premessa
2 I generatori dipendenti
3 L’amplificatore
Caratteristiche di un amplificatore
4 Il decibel
60
61
62
63
67
VERIFICA Test • Problemi svolti • Problemi da svolgere
70
74
2 Amplificatori a retroazione
negativa
Effetti della retroazione sul guadagno
Effetti della retroazione sui disturbi
Effetti della retroazione sulla distorsione
Altri effetti della retroazione
F acciamo il punto
75
75
77
80
81
81
La retroazione negativa
VERIFICA Test • Problemi svolti • Problemi da svolgere
Sezione 12B Retroazione negativa
1 Schema a blocchi
Sistemi ad anello aperto
73
74
non solo teoria
1 La retroazione negativa in natura, 77
12B.2 Il fattore di desensibilizzazione
Problemi integrativi
Soluzioni
12A Soluzioni
12B Approfondimenti
12B.1 Retroazione negativa e positiva
unità di apprendimento
13 Amplificatori in centro banda
5 La fisica del BJT
1 Il transistor a giunzione bipolare e le sue
curve caratteristiche
2 Studio della polarizzazione del BJT per via
grafica
Verifica della polarizzazione di un BJT
Zona attiva
Saturazione e interdizione
F acciamo il punto
10
non solo teoria
88
90
91
92
92
Curve caratteristiche del BJT 93
3 Idealizzazione del modello statico del BJT
4 Studio analitico della polarizzazione
in zona attiva
Polarizzazione a emettitore comune
Altri tipi di polarizzazione
Polarizzazione automatica
Polarizzazione automatica con alimentazione
singola
Polarizzazione automatica con partitore di base
Studio analitico della
polarizzazione
101
VERIFICA Test • Problemi svolti • Problemi da svolgere 103
Sezione 13A La polarizzazione dei BJT
F acciamo il punto
82
93
94
95
95
96
98
98
100
1 Le origini del transistor, 90
L’amplificatore a emettitore
Sezione 13B comune
1 Studio grafico dell’amplificatore a emettitore
comune senza il carico di uscita
109
2 Considerazioni su linearità e sovrapposizione
degli effetti
113
F acciamo il punto
Studio grafico
dell’amplificatore a
emettitore comune
3 Circuito equivalente del BJT ai piccoli segnali
Il parametro hie
Il parametro hre
Il parametro hfe
Il parametro hoe
4 Studio analitico dell’amplificatore
a emettitore comune
114
114
116
116
117
117
118
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Indice
F acciamo il punto
8 Il rapporto di reiezione di modo comune
Studio grafico analitico
dell’amplificatore a
emettitore comune
122
VERIFICA Test • Problemi svolti • Problemi da svolgere 123
non solo teoria
1 Un level meter per sistemi audio, 113
2 Un circuito che allarga il fronte stereofonico, 121
F acciamo il punto
Utilità e caratteristiche
del differenziale
9 Le caratteristiche elettriche degli
operazionali reali
F acciamo il punto
145
146
147
Confronto tra operazionali 151
ideali e operazionali reali
VERIFICA Test • Problemi svolti • Problemi da svolgere 152
L’amplificatore operazionale e le
Sezione 13C sue applicazioni in campo lineare
1 L’amplificatore opeazionale ideale
Caratteristiche dell’operazionale ideale
2 La configurazione invertente
3 La configurazione non invertente
L’inseguitore di tensione
F acciamo il punto
OP-AMP usato come
amplificatore lineare
4 Alimentazione di un amplificatore
operazionale
5 Amplificatore sommatore
6 Amplificatore differenziale
F acciamo il punto
Applicazioni lineari degli
OP-AMP
7 Importanza dell’amplificatore differenziale
128
129
130
132
133
non solo teoria
1 Dal passato al presente, 128
2 Preamplificatore a batteria per microfono di cellulare
o cordless, 136
3 Le origini del ponte di Wheatstone, 142
4 Semplice impianto Home Theatre, 144
5 Tensione di riferimento con buffer in uscita, 150
135
135
136
138
141
141
13A Schede integrative
13A.1 Studio analitico del funzionamento on-off
del BJT
13A.2 Stabilizzazione del punto di funzionamento
a riposo
13A.3 I data sheet dei transistor bipolari
13A.4 Modalità di polarizzazione delle giunzioni
dei BJT
Problemi integrativi
Soluzioni
13B Approfondimento
13B.1 La retta di carico statica
Scheda integrativa
13B.1 Studio grafico dell’amplificatore a emettitore
comune con il carico in uscita
Problemi integrativi
Laboratorio integrativo
13B.2 La misura dei parametri h
Soluzioni
13C Approfondimenti
13C.1 Analisi della configurazione invertente tramite retroazione
13C.2 Analisi della configurazione non invertente tramite retroazione
13C.3 I guadagni di un amplificatore differenziale
Schede integrative
13C.1 La struttura circuitale di un operazionale
13C.2 I data sheet degli operazionali
13C.3 Integrazioni sugli operazionali
13C.4 Operazionali con alimentazione singola
Problemi integrativi
Laboratori integrativi
13C.6 Analisi sperimentale di un circuito sommatore
13C.7 Valutazione quantitativa di un amplificatore
differenziale
Soluzioni
11
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Indice
unità di apprendimento
14 Alimentatori classici
Sezione 14A Stabilizzatori lineari
1 Struttura degli alimentatori
160
F
acciamo il punto Alimentatori stabilizzati
2 Fattori di stabilità degli alimentatori
stabilizzati
3 Stabilizzatori lineari con integrati
4 Stabilizzatori lineari a operazionali
F acciamo il punto
Circuiti stabilizzatori
162
163
163
164
167
14A Approfondimenti
14A.1 Studio analitico del Darlington
14A.2 Aumentare la corrente di uno stabilizzatore
integrato
Schede integrative
14A.1 Stabilizzatori lineari a BJT
14A.2 Limitazione della corrente negli stabilizzatori lineari
14A.3 Stabilizzatori multimediali
unità di apprendimento
1 Teorema di Fourier
176
L’analisi armonica
2 Analisi di un circuito lineare a regime
sinusoidale
Metodo simbolico
3 Come ricavare la funzione di trasferimento
di un circuito
4 Poli, zeri e fattorizzazione della funzione
di trasferimento
5 Risposta in frequenza e diagrammi di Bode
6 I diagrammi di Bode in un caso semplice:
il filtro RC passa-basso
Modulo della funzione di trasferimento
Fase della funzione di trasferimento
7 Il filtro RC passa-alto
8 Tracciamento dei diagrammi di Bode
con poli e zeri reali
12
167
167
168
169
VERIFICA Test • Problemi svolti • Problemi da svolgere 172
non solo teoria
1 Un alimentatore duale, 169
2 Un riduttore di tensione per automobile, 170
3 Alimentatore stabilizzato con uscita
regolabile 7÷23 V, 171
Problemi integrativi
Laboratori integrativi
14A.1 Analisi sperimentale di uno stabilizzatore
con operazionale e BJT
14A.2 Analisi sperimentale di uno stabilizzatore
con integrato a tre terminali
Soluzioni
15 Il dominio della frequenza
Sezione 15A Fourier e Bode – I filtri passivi
F acciamo il punto
5 Stabilizzatori integrati a tre terminali
Regolatori a tensione di uscita fissa
positiva
Regolatori a tensione di uscita fissa
negativa
Regolatori a tensione di uscita variabile
179
180
180
181
182
183
185
186
188
189
190
Diagramma del modulo
Diagramma della fase
Metodi semplici per tracciare i diagrammi
di Bode
F acciamo il punto
Funzioni di trasferimento
e diagrammi di Bode
9 Filtri passivi RL del primo ordine
10 Filtri passivi di ordine superiore al primo
Circuito risonante serie
Circuito risonante parallelo
Filtro RC passa-banda
Filtro a doppio T
11 Il problema della stabilità
190
193
194
197
198
198
198
201
202
205
207
VERIFICA Test • Problemi svolti • Problemi da svolgere 209
non solo teoria
1 Bode e Fourier per valutare gli amplificatori HI-FI, 196
2 Un semplice equalizzatore grafico, 204
3 Misuriamo la distorsione armonica THD, 206
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Indice
F acciamo il punto
La risposta in frequenza
Sezione 15B degli amplificatori
1 Premessa
2 Frequenza di taglio inferiore: il filtro attivo
passa-alto
3 Frequenza di taglio superiore: i filtri attivi
passa-basso e passa-banda
4 Limiti in frequenza di un operazionale
reale
5 Circuiti derivatori e integratori
Derivatore attivo
Integratore attivo
219
219
235
235
236
VERIFICA Test • Problemi svolti • Problemi da svolgere 238
226
230
230
232
non solo teoria
1 Un riduttore di fruscio audio, 221
2 Un circuito panning a due canali, 226
15B.2 Il progetto con amplificatori operazionali
15B.3 La risposta all’onda quadra di un amplificatore
Soluzioni
15C Teoria
Test e problemi
Soluzioni
applicazioni non lineari
16 Le
degli operazionali
Comparatori
Sezione 16B e circuiti logaritmici
Sezione 16A Limitatori e raddrizzatori
1 Circuiti limitatori
2 Raddrizzatori di precisione
F acciamo il punto
6 La distorsione di un amplificatore
Distorsione lineare
Distorsione non lineare
234
222
15A Approfondimenti
15A.1 Fisica realizzabilità di una funzione di trasferimento
15B Soluzioni
Schede integrative
15B.1 Determinazione della banda passante di un
generico amplificatore
unità di apprendimento
La risposta in frequenza
negli amplificatori
con operazionali
248
250
254
Limitatori attivi e
raddrizzatori di precisione
VERIFICA Test • Problemi svolti • Problemi da svolgere 255
1 I comparatori
2 Comparatori con isteresi
F acciamo il punto
I comparatori
3 Amplificatori logaritmici e antilogaritmici
260
265
267
268
VERIFICA Test • Problemi svolti • Problemi da svolgere 271
non solo teoria
non solo teoria
1 Misuriamo la corrente con un voltmetro, 250
2 Misuriamo la tensione efficace con un voltmetro
in continua, 254
16A Scheda integrativa
16A.1 Applicazioni dei raddrizzatori di precisione
Soluzioni
1 Un voltmetro a LED per misurare l’alimentazione
dei circuiti digitali, 264
2 Controllo dello stato di salute della batteria di
un’automobile, 264
16B Scheda integrativa
16B.1 I comparatori commerciali
Soluzioni
13
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Indice
unità di apprendimento
17 Introduzione alle macchine elettriche
Classificazione e parametri
Sezione 17A delle macchine elettriche
1 Classificazione delle macchine elettriche
276
2 Perdite e rendimento nelle macchine
elettriche
3 Dati di targa
VERIFICA Test • Problemi svolti
277
279
280
17A Soluzioni
unità di apprendimento
18 Elettronica di potenza
Sezione 18A I BJT e i MOS
1 Pilotaggio ON-OFF di carichi di potenza
con BJT e MOS
Particolari MOS di potenza
2 Controllo di potenza lineare
3 Controllo di potenza in PWM
F acciamo il punto
Il pilotaggio di potenza
con il transistor
282
284
285
288
290
VERIFICA Test • Problemi svolti • Problemi da svolgere 291
3
4
5
6
Caratteristiche statiche
Il TRIAC
Il DIAC
Il GTO
L’innesco dei tiristori
Innesco di SCR e TRIAC
funzionanti in AC
Innesco e spegnimento degli SCR
funzionanti in DC
Innesco dei GTO
F acciamo il punto
7 Uso degli accoppiatori ottici
F acciamo il punto
Premessa
Dispositivi in funzionamento continuo
Dispositivi in funzionamento impulsivo
I radiatori termici
F acciamo il punto
La dissipazione termica
VERIFICA Problemi svolti • Problemi da svolgere
293
293
295
297
14
310
314
315
316
317
322
323
VERIFICA Test • Problemi svolti • Problemi da svolgere 324
non solo teoria
1 I contenitori per tiristori, 304
2 Realizziamo un semplice variatore di luce, 313
302
303
Sezione 18C I tiristori
1 Generalità sui tiristori
2 Il diodo controllato
Gli accoppiatori ottici
8 Il dimensionamento termico dei tiristori
Sezione 18B La dissipazione termica
1
2
3
4
Tiristori
306
308
309
309
309
304
305
Sezione 18D Alimentatori a commutazione
1 Alimentatori stabilizzati
a commutazione
2 Convertitori DC/DC senza
trasformatore
Convertitore di tipo step-down (o buck)
Convertitore di tipo step-up (o boost)
329
330
330
334
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Indice
Convertitore di tipo inverter (o buck-boost)
Considerazioni per il progetto dei convertitori
3 Regolatori switching
Il regolatore integrato L296
Il regolatore switching LM2676
F acciamo il punto
Gli alimentatori
a commutazione
337
338
339
340
342
VERIFICA Test • Problemi svolti • Problemi da svolgere 345
non solo teoria
1 Un alimentatore stabilizzato del tipo step-down, 334
2 Un alimentatore stabilizzato del tipo step-up, 336
3 Un convertitore dc-dc del tipo step-up per elevare la
tensione di una batteria, 336
344
18A Schede integrative
18A.1 I transistor di potenza
18A.2 Ulteriori note sul pilotaggio di potenza
ON-OFF
Soluzioni
18B Soluzioni
18C Approfondimento
18C.1 Il valore medio e il valore efficace
Scheda integrativa
18C.1 Protezioni nei circuiti con tiristori
Soluzioni
18D Scheda integrativa
18D.1 Alimentatori switching
Soluzioni
Lezioni Multimediali
Sezione 13A La polarizzazione dei BJT
1 La polarizzazione del BJT
2 La polarizzazione automatica
350
352
L’amplificatore operazionale
Sezione 13C e le sue applicazioni in lineare
1 L’amplificatore operazionale ideale
2 L’operazionale usato come amplificatore
La configurazione invertente
La configurazione non invertente
354
356
356
357
La risposta in frequenza
Sezione 15B degli amplificatori
1 La configurazione invertente senza limiti
di banda
2 Come limitare la risposta in frequenza
supponendo l’operazionale ideale
3 La risposta in frequenza con un operazionale
reale
4 Il comportamento in frequenza di un
amplificatore audio
5 La valutazione della distorsione armonica
in un amplificatore
359
362
364
368
Sezione 18C I tiristori
1
2
3
4
Il diodo controllato (SCR) in DC
Il diodo controllato come raddrizzatore
Il TRIAC e il suo funzionamento
I disturbi alle radiofrequenze
371
372
375
377
358
15
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Indice
Schede di Laboratorio
· Scheda di laboratorio 13C.1
Uso di LabVIEW per valutare
gli operazionali
397
· Scheda di laboratorio 13C.2
Analisi sperimentale della configurazione
invertente
398
383
· Scheda di laboratorio 13C.3
Analisi sperimentale della configurazione
non invertente
400
385
· Scheda di laboratorio 13C.4
La misura dei parametri statici
di un operazionale
401
· Scheda di laboratorio 13C.5
La misura del CMRR di un amplificatore
differenziale
403
L aboratorio 11
· Scheda di laboratorio 11A.1
Uso di LabVIEW per studiare
i diodi
· Scheda di laboratorio 11A.2
Tracciamento della caratteristica
di trasferimento di un diodo
raddrizzatore
· Scheda di laboratorio 11A.3
Tracciamento della curva caratteristica
di un circuito raddrizzatore
· Scheda di laboratorio 11A.4
Analisi sperimentale di un alimentatore
con filtro capacitivo e raddrizzatore
a semionda
383
386
· Scheda di laboratorio 13C.6
Analisi sperimentale di un circuito
sommatore
· Scheda di laboratorio 11A.5
Analisi sperimentale di un alimentatore
con filtro capacitivo e raddrizzatore
a ponte
389
· Scheda di laboratorio 11A.6
Tracciamento della curva caratteristica
di un diodo zener
390
· Scheda di laboratorio 11B.1
Analisi sperimentale dei circuiti
limitatori
L aboratorio 14
· Scheda di laboratorio 14A.1
Analisi sperimentale di uno stabilizzatore
con operazionale e BJT
L aboratorio 13
· Scheda di laboratorio 13A.1
Rilievo sperimentale delle curve
caratteristiche di ingresso di un BJT
391
· Scheda di laboratorio 13A.2
Rilievo sperimentale delle curve
caratteristiche di uscita di un BJT
392
· Scheda di laboratorio 13A.3
Analisi della polarizzazione di un BJT
in zona lineare
394
· Scheda di laboratorio 13B.1
Analisi sperimentale dell’amplificatore
a emettitore comune
395
· Scheda di laboratorio 13B.2
La misura dei parametri h
16
· Scheda di laboratorio 13C.7
Valutazione qualitativa di un amplificatore
differenziale
· Scheda di laboratorio 14A.2
Analisi sperimentale di uno stabilizzatore
con integrato a tre terminali
L aboratorio 15
· Scheda di laboratorio 15A.1
Guida all’analisi armonica tramite PC
404
· Scheda di laboratorio 15A.2
Tracciamento dei diagrammi di Bode
partendo dalla funzione
di trasferimento
406
· Scheda di laboratorio 15A.3
Analisi nel dominio del tempo e della
frequenza di un RC passa-basso
408
0040.indice.fm Page 17 Monday, January 16, 2012 2:38 PM
Indice
· Scheda di laboratorio 15B.1
Misura della risposta in frequenza
di un amplificatore con OP-AMP
410
· Scheda di laboratorio 15B.2
La misura del prodotto guadagno-banda
di un operazionale
412
· Scheda di laboratorio 15B.3
La misura dello slew rate
di un operazionale
413
L aboratorio 16
· Scheda di laboratorio 16A.1
Analisi sperimentale dei raddrizzatori
di precisione
415
· Scheda di laboratorio 16B.1
Analisi sperimentale dei comparatori
senza isteresi
416
· Scheda di laboratorio 16B.2
Analisi sperimentale dei comparatori
con isteresi
418
· Scheda di laboratorio 16B.3
Confronto tra comparatori senza isteresi
e comparatori con isteresi
419
· Scheda di laboratorio 16B.4
Comparatore a finestra con Multisim
e LabVIEW
420
L aboratorio 18
· Scheda di laboratorio 18A.1
Valutazione dei fenomeni
di sovratensione in commutazione
su carichi induttivi
422
· Scheda di laboratorio 18A.2
Regolazione di potenza
in PWM
423
· Scheda di laboratorio 18C.1
Analisi sperimentale dei circuiti
con i tiristori
424
· Scheda di laboratorio 18D.1
Progettazione e ottimizzazione
di un alimentatore stabilizzato
mediante l’ambiente di sviluppo
on line WEBENCH
425
Bibliografia, 429
Indice analitico, 431
17
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