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Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica

ELETTRONICA II

Raccolta di schemi di circuiti elettronici

Paolo Emilio Bagnoli , Giovanni Basso

Simona Antoni

Anno Accademico 2001-2002

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Tra tutti i popoli che abitavano la Terra di Mezzo, i Nani erano di gran lunga i più industriosi. Essi estraevano dalle miniere di Moria gemme e metalli nobili e sapevano ricavarne oggetti preziosi di rara bellezza ed utensili di estrema efficacia e robustezza. Grazie alle loro arti magiche ed alle qualità del mithril, erano in grado di costruire spade taglienti il cui filo non si rovinava mai e corazze inattaccabili anche dai colpi del più duro acciaio. J.R.R.Tolkien , da "Il Signore degli Anelli"

La presente raccolta di schemi di circuiti elettrici, elaborata inizialmente per l'insegnamento di Elettronica II del Corso di Diploma Universitario in Ingegneria Elettronica, costituisce quanto è stato svolto durante le lezioni e le esercitazioni tenute in aula.

Come si vede, ciascuno schema è stato volutamente presentato praticamente privo di indicazioni concernenti le espressioni delle funzioni di trasferimento e, tranne rari suggerimenti telegrafici, di testi di commento. Questo è dovuto alla necessità di valorizzare la didattica svolta in aula e soprattutto di scoraggiare un approccio puramente mnemonico nella preparazione dell'esame.

Oltre a ciò, si è preferito evitare di elaborare un vero e proprio libro di testo, in quanto tale raccolta non vuole in nessun caso sostituirsi a testi di Elettronica assai più autorevoli e completi che, sebbene costosi, debbono costituire un indispensabile vademecum per il progettista elettronico durante tutta la sua carriera. Eventuali lacune occorse durante l'apprendimento della materia vanno colmate mediante la consultazione dei libri di testo o, ancor meglio, per mezzo della interazione diretta con i docenti di cui si invita caldamente ad avvalersi.

L'analisi e la risoluzione degli schemi presentati presuppone, oltre alla conoscenza degli argomenti trattati nei corsi di Dispositivi Elettronici ed Elettronica I, la perfetta comprensione ed assimilazione di quei pochi strumenti e teoremi generali (Leggi di Kirchhoff, Teorema di Thevenin, Teorema di Scomposizione, principio di Sovrapposizione degli Effetti e soprattutto il principio del Corto Circuito Virtuale) che costituiscono gli utensili indispensabili per una agevole risoluzione dei circuiti elettronici.

ATTENZIONE ! Proprio al fine di mettere alla prova le capacità di analisi critica del lettore, tra gli schemi ne è stato inserito uno COMPLETAMENTE SBAGLIATO e spacciato per vero senza alcun avvertimento. Il lettore deve quindi individuarlo ed appurare la ragione per cui esso è sbagliato o irrealizzabile.

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Circuito equivalente completo dell'Amplificatore Operazionale comprensivo degli elementi di non idealità

Circuito per la misura dei parametri Vio, I1, I2, Avol, dell'Amplificatore Operazionale

R1

RA

Vo

VuR2

DUTR

R

RB

IC1

T1

T2

Note: 1) IC1= A.O. ideale, DUT= A.O. sotto misura 2) Per la misura di Vio si pongono T1 e T2 chiusi 3) RB = 10 kohm RA = 10 ohm 4) Porre attenzione al ruolo della tensione Vo

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Amplificatori invertente e non invertente

Vo

Vi

R1

R2

VoVi

R1

R2

Amplificatore sommatore invertente

Vo

V1

V4

V3

V2

Amplificatore sommatore non-invertente

Vo

V1

V4

V3

V2

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Bilanciamento fine dell'amplificatore invertertente

Vi

Vo

V+

V- Bilanciamento grossolano per le condizioni medie statistiche dei parametri parassiti (amplificatore invertente)

Vi

Vo

Condizioni : Vio = 0 , I1 = I2 Rc = ___________ Bilanciamento grossolano per le condizioni medie statistiche dei parametri parassiti (amplificatore non invertente) Schema omesso. Il candidato disegni lo schema e calcoli il valore della resistenza Rc.

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Convertitore corrente – tensione (amplificatore trans-resistivo)

R

Vo

Convertitore tensione – corrente (amplificatore trans-conduttivo) per carico flottante

Z

Convertitore tensione – corrente (amplificatore trans-conduttivo) per carico con capo a massa

+

Re

Rb

Vi

V-

V1

V+

Vo

IL Z

VR2R1

R4

R3

Nota: R2 / R1 = R4 / R3 Versione di potenza

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Amplificatore di corrente con guadagno

+

Re

Rb

Ii

V-

ZR1

Amplificatore di corrente a guadagno unitario

I

Z

Nota : porre attenzione alla funzione di questo schema rispetto al semplice generatore di corrente che pilota direttamente il carico. Diodi di precisione

+

-+

-Vi

Vo

Vi

Vo

Calcolare la tensione di offset di questo tipo di diodo di precisione NOTA : in questo circuito le tensioni in ingresso possono essere confrontabili con Vio. Inoltre Avol non deve essere considerato infinito.

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Raddrizzatore a singola semionda di precisione (versione semplice e migliorata)

Nota : in cosa consiste il miglioramento del secondo schema? Raddrizzatore a doppia semionda di precisione (amplificatore di valore assoluto)

D

+

-+

-Vi

VuVo

V1

V2

D

R R R

RR

R1

Amplificatore Invertente a condensatori commutati

C

C

Vo

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Amplificatore invertente a condensatori commutati limitato in banda

C

CK

CK

Vi

CC

CCK

CK

Induttanza elettronica

Ricavare l’espressione della corrente di ingresso I1 in funzione della tensione di ingresso V1. Iniziare l’analisi ricavando l’espressione della corrente I5.

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Blocco Sfasatore puro

C

R

R

R VuV

Si ricavi e si studi la funzione di trasferimento Filtro Passa-Basso del primo ordine

C

Filtro Passa-Basso del secondo ordine

C C

VoVi

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Filtro Amplificatore Passa-Banda (Filtro selettivo)

C1

C2

+Vu

ViR2

R1

R5

R4

R3

Filtro Amplificatore Elimina Banda (Filtro Notch)

C

+Vu

ViR/2 R5

R4

C

R R

2C

Filtro Integratore

+

R1

C

R2

R1//R2

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Amplificatore di differenza

V2

V1

+

-

+

-R

R1

R1

R2R2

R2

R2

Vb

Va

Vo

Comparatore

Vs

Vth

Comparatore con isteresi (Trigger di Schmit) L’errore e’ in questo schema : Gli ingressi dell’A.O. vanno invertiti

+ R

R2

VsVo

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Multivibratore Astabile

C

R2

R

R1

R

Multivibratore Astabile Asimmetrico

C

Vo

Multivibratore Monostabile NON retriggerabile

R

R1

R

C

R2

Va

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Multivibratore Monostabile Retriggerabile

C

R R1

R2

R

Vcc

Vo

Vs

Generatore di onda triangolare

C

R

Rc

R1

R2

Vr

Vo

Vs

NOTA: porre attenzione al ruolo delle tensioni Vr e Vs Generatore di onda triangolare modulabile in frequenza

R

R1

R

Vm

-Vm

Vo

R2

INVERTITORECMOS

C

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Generatore di Base dei Tempi

R

RC

Vi Vo

VMAX

MONOSTABILENON RETRIGG.

Schema del circuito integrato NE555

Vcc

R

1/3

2/3Vcc

Vcc

R

S Q

SOGLIA

TRIGGER

SCARICA

USCITAQ

RS

0001

1011

TRIGGER

SO

GLI

A

Integrato NE555: Montaggio in configurazione MONOSTABILE

C

Vcc

R

1/3

2/3Vcc

Vcc

R

S Q

SOGLIA

TRIGGER

SCARICA

USCITA

Q

R

Vcc

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Integrato NE555: Montaggio in configurazione ASTABILE

C

Vcc

R

R

R

1/3

2/3Vcc

Vcc

R

S Q

SOGLIA

TRIGGERSCARICA

USCITA

QR1

Vcc

R2

D

CK

Q

Q

Amplificatore logaritmico semplice

VoVi

Amplificatore logaritmico modificato

R3VR

Vo

Vi

Nota: porre attenzione alla tensione sulla base del transistor di destra.

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Amplificatore anti-logaritmico modificato

R2

Vu

Vs

Vr

Nota: porre attenzione alla tensione sulla base del transistor di sinistra. Modulatore di onda quadra

+

-

V1

R

R

R

+

+

V2

Vo ?V1

V2

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Oscillatore a rete di sfasamento con Jfet

C C C

Cs

Rd

Rs

R R R

Vcc

(Schema base) βA = Ao / [ 1 – 5 a2 – j (6 a – a3)] a = 1 / ω RC Oscillatore a rete di sfasamento con BJT e separatore (schema base)

R3

R4 Re R2

R1 Rd

Rs R R R

C C C

Vcc

Cs

CA CA

Oscillatore a rete di sfasamento con operazionale

C C C

R

R1

R R

Schema base

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Oscillatore a ponte di Wien

R1

C

C

C

+

C

C

Schema base Con controllo del guadagno βA = (1+R1/R2) * a / [3 a - j (1-a2)] a= ω RC Oscillatori a ponte di Wien con due tecniche di controllo del guadagno

2R'

C

C

6R'

C

C

R4

V+

V-

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Oscillatore in quadratura

Circuiti stabilizzatori di tensione

RL

Circuito regolatore di tensione

RL

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Amplificatore di Potenza con carico accoppiato con trasformatore

Ce

C

V+

Rl Vo

Vs

Amplificatore di potenza di tipo Push-Pull

R

R

R

Rl

C

V+

Vo

V-

Vs