Indice - sito di Enrico Ambrosini
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0040.indice.fm Page 9 Monday, January 16, 2012 2:38 PM 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 0040.indice.fm Page 10 Monday, January 16, 2012 2:38 PM 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 0040.indice.fm Page 11 Monday, January 16, 2012 2:38 PM 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 0040.indice.fm Page 12 Monday, January 16, 2012 2:38 PM 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 0040.indice.fm Page 13 Monday, January 16, 2012 2:38 PM 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 0040.indice.fm Page 14 Monday, January 16, 2012 2:38 PM 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 0040.indice.fm Page 15 Monday, January 16, 2012 2:38 PM 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 0040.indice.fm Page 16 Monday, January 16, 2012 2:38 PM 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 0040.indice.fm Page 18 Monday, January 16, 2012 2:38 PM
