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Giorgio Porcu
Formulario di ELETTRONICA
ITI Elettronica Classe QUINTA
Edizione 2011/2012
Indice Revisione: 28/05/2011 Formulario di ELETTRONICA ITI Elettronica - Classe QUINTA
Indice.1
FORMULARIO DI ELETTRONICA
• AMPLIFICATORI OPERAZIONALI o CONFIGURAZIONE INVERTENTE E NON INVERTENTE o PARAMETRI TIPICI o AMPLIFICATORE DIFFERENZIALE o TRIGGER DI SCHMITT INVERTENTE o TRIGGER DI SCHMITT NON INVERTENTE
• FILTRI PASSIVI o FILTRI PASSIVI RC DEL PRIMO ORDINE o FILTRI PASSIVI RL DEL PRIMO ORDINE
• GENERATORI DI SEGNALI DIGITALI o ASTABILE CON AMPOP (GENERATORE D’ONDA QUADRA) o ASTABILE CON AMPOP (GENERATORE D’ONDA RETTANGOLARE) o MONOSTABILE CON AMPOP o 555 IN CONFIGURAZIONE ASTABILE BASE (dc ≥ 50%) o 555 IN CONFIGURAZIONE ASTABILE CON DIODO (5% ≤ dc ≤ 95%) o 555 IN CONFIGURAZIONE MONOSTABILE
AMP Revisione: 28/05/2011 Formulario di ELETTRONICA ITI Elettronica - Classe QUINTA
AMP.1
DDIIMMEENNSSIIOONNAAMMEENNTTOO DDII AAMMPPLLIIFFIICCAATTOORRII OOPPEERRAAZZIIOONNAALLII
AMPOP IN CONFIGURAZIONE INVERTENTE E NON INVERTENTE
AMPOP INVERTENTE
AMPOP NON INVERTENTE
FORMULE
GUADAGNO Av INVERTENTE = − F
1
RRvA [-]
NON INVERTENTE = + F
1
R1RvA [-]
GUADAGNO AD = ⋅20 log( )D VA A
[dB]
SUGGERIMENTI PER IL DIMENSIONAMENTO
RF R1
NON INVERTENTE ordine: kΩ max 1 MΩ
INVERTENTE
vO +
− v2
v1
RF
R1
vO +
− v2
v1
RF
R1
AMP Revisione: 28/05/2011 Formulario di ELETTRONICA ITI Elettronica - Classe QUINTA
AMP.2
PPAARRAAMMEETTRRII TTIIPPIICCII DDII AAMMPPLLIIFFIICCAATTOORRII OOPPEERRAAZZIIOONNAALLII
PARAMETRI NEL TEMPO
GUADAGNO Av = O
I
vvvA [-]
GUADAGNO AD = ⋅20 log( )D VA A [dB]
SLEW RATE SR Massima velocità di variazione della tensione in uscita [V/μs]
VALORE MASSIMO IOMax DELLA CORRENTE IN USCITA
Massimo valore della corrente in uscita dall’amplificatore [mA]
VALORE MASSIMO VOMax DELLA TENSIONE IN USCITA = ⋅ ⋅I V2 v AOMaxv [V]
VALORE MINIMO RLmin DELLA RESISTENZA DI CARICO = OMax
OMax
vILMinR [Ω]
PARAMETRI NELLA FREQUENZA
FREQUENZA DI TRANSIZIONE fT Frequenza per la quale Av diviene unitario [Hz]
FREQUENZA DI TAGLIO SUPERIORE fc T
v
fA
=cf [Hz]
FREQUENZA LIMITE fSR PER SLEW RATE OMax
SR2π V
=⋅SRf
[Hz]
BANDA PASSANTE B c SRmin(f ,f )=B
[Hz]
GUADAGNO AV ALLA FREQUENZA DI LAVORO f
Tv
fAf
= [-]
Risposta in ampiezza
A
fC f fSR
B
AMP Revisione: 28/05/2011 Formulario di ELETTRONICA ITI Elettronica - Classe QUINTA
AMP.3
DDIIMMEENNSSIIOONNAAMMEENNTTOO DDII AAMMPPLLIIFFIICCAATTOORRII OOPPEERRAAZZIIOONNAALLII
AMPLIFICATORE DIFFERENZIALE
AMPLIFICATORE DIFFERENZIALE INVERTENTE
FORMULE
MODELLO MATEMATICO
STANDARD
= − ⋅ + ⋅ + ⋅ + 2 4 2
O 2 11 3 4 1
R R Rv v 1 vR R R R
Se 1 3
2 4
R RR R
=
( )2O 1 2
1
Rv v vR
= −
vO +
− v2
R2
R1
v1
R3 R4
AMP Revisione: 28/05/2011 Formulario di ELETTRONICA ITI Elettronica - Classe QUINTA
AMP.4
DDIIMMEENNSSIIOONNAAMMEENNTTOO DDII CCOOMMPPAARRAATTOORRII
TRIGGER DI SCHMITT INVERTENTE
TRIGGER DI SCHMITT INVERTENTE NON CENTRATO SULLO ZERO
FORMULE
TENSIONI DI SOGLIA + = ⋅ + ⋅
+ +2 1
T sat REF1 2 1 2
R Rv v vR R R R
− = − ⋅ + ⋅+ +
2 2T sat REF
1 2 1 2
R Rv v vR R R R
TENSIONE DI ISTERESI + −− = ⋅ ⋅+
2T T sat
1 2
Rv v 2 vR R
CENTRO DI ISTERESI + −+= ⋅
+T T 1
REF1 2
v v R v2 R R
vO +
− vI
R1
R2
vvRREEFF
AMP Revisione: 28/05/2011 Formulario di ELETTRONICA ITI Elettronica - Classe QUINTA
AMP.5
DDIIMMEENNSSIIOONNAAMMEENNTTOO DDII CCOOMMPPAARRAATTOORRII
TRIGGER DI SCHMITT NON INVERTENTE
TRIGGER DI SCHMITT NON INVERTENTE NON CENTRATO SULLO ZERO
FORMULE
TENSIONI DI SOGLIA +
+= ⋅ + ⋅2 1 2
T sat REF1 1
R R Rv v vR R
−+
= − ⋅ + ⋅2 1 2T sat REF
1 1
R R Rv v vR R
TENSIONE DI ISTERESI + −− = ⋅ ⋅2T T sat
1
Rv v 2 vR
CENTRO DI ISTERESI + −+ += ⋅T T 1 2
REF1
v v R R v2 R
vO +
− vvRREEFF
R1
R2
vI
FIL Revisione: 28/05/2011 Formulario di ELETTRONICA ITI Elettronica - Classe QUINTA
FIL.1
DDIIMMEENNSSIIOONNAAMMEENNTTOO DDII FFIILLTTRRII PPAASSSSIIVVII
FILTRI PASSIVI RC DEL PRIMO ORDINE
FILTRO RC PASSA BASSO
MODELLO MATEMATICO:
τ=+ τ
con =RC1F(s)
1 s
FILTRO RC PASSA ALTO
MODELLO MATEMATICO:
con =RCsF(s)
1 sτ
τ=
+ τ
FORMULE
PULSAZIONE DI TAGLIO ωc = =τ1 1ω
RCc [rad/s]
FREQUENZA DI TAGLIO fc = =Cω 1f2π 2πRCc
[Hz]
SUGGERIMENTI PER IL DIMENSIONAMENTO
C R
RC PASSA-BASSO ordine: da nF (10-9 F) a μF (10-6 F)
RC PASSA-ALTO
vi vo R C
vi vo C R
FIL Revisione: 28/05/2011 Formulario di ELETTRONICA ITI Elettronica - Classe QUINTA
FIL.2
DDIIMMEENNSSIIOONNAAMMEENNTTOO DDII FFIILLTTRRII PPAASSSSIIVVII
FILTRI PASSIVI RL DEL PRIMO ORDINE
FILTRO RL PASSA BASSO
MODELLO MATEMATICO:
Lcon =
R
1F(s) 1 s
τ=+ τ
FILTRO RL PASSA ALTO
MODELLO MATEMATICO:
Lcon =
R
sF(s) 1 s
ττ
=+ τ
FORMULE
PULSAZIONE DI TAGLIO ωc = =τ1 Rω
Lc [rad/s]
FREQUENZA DI TAGLIO fc = =Cω Rf2π 2πLc
[Hz]
SUGGERIMENTI PER IL DIMENSIONAMENTO
C R
RL PASSA-BASSO ordine: da nF (10-9 F) a μF (10-6 F)
RL PASSA-ALTO
vo vi L R
vi vo R
L
GSD Revisione: 28/05/2012 Appunti di ELETTRONICA ITI Elettronica - Classe QUINTA
GSD.1
DDIIMMEENNSSIIOONNAAMMEENNTTOO DDII MMUULLTTIIVVIIBBRRAATTOORRII
ASTABILE CON AMPOP (GENERATORE D’ONDA QUADRA)
ASTABILE CON AMPOP GENERATORE D’ONDA QUADRA
FORMULE
DUTY CYCLE dc = 50%dc
PERIODO TOTALE USCITA T
= + = ⋅ + ⋅
2L H
1
RT T 2RC ln 1 2R
T
PERIODO USCITA BASSA TL TEMPO DI SCARICA
= = ⋅ + ⋅
2
1
RRC ln 1 2RL HT T
PERIODO USCITA ALTA TH TEMPO DI CARICA
SUGGERIMENTI PER IL DIMENSIONAMENTO
C R, R1, R2
ordine: da nF (10-9 F) a μF (10-6 F)
ordine: KΩ
vO +
− vc
R1
R2
R
C
GSD Revisione: 28/05/2012 Appunti di ELETTRONICA ITI Elettronica - Classe QUINTA
GSD.2
DDIIMMEENNSSIIOONNAAMMEENNTTOO DDII MMUULLTTIIVVIIBBRRAATTOORRII
ASTABILE CON AMPOP (GENERATORE D’ONDA RETTANGOLARE)
ASTABILE CON AMPOP GENERATORE D’ONDA RETTANGOLARE
FORMULE
DUTY CYCLE dc = =+ +
H D1
L H D1 D2
T RT T R R
dc
PERIODO TOTALE USCITA T
= + = + ⋅ ⋅ + ⋅
2L H D1 D2
1
RT T (R R ) C ln 1 2R
T
PERIODO USCITA BASSA TL TEMPO DI SCARICA
= ⋅ ⋅ + ⋅
2
D21
RR C ln 1 2RLT
PERIODO USCITA ALTA TH TEMPO DI CARICA
= ⋅ ⋅ + ⋅
2
D11
RR C ln 1 2RHT
SUGGERIMENTI PER IL DIMENSIONAMENTO
D C R1, R2 RD1, RD2
ordine:
da nF (10-9 F) a μF (10-6 F)
Porre:
=2
1
R 0,86R
ordine: KΩ
ordine: KΩ
vO +
− vc
R1
R2
RD2
C
RD1 D1
D2
GSD Revisione: 28/05/2012 Appunti di ELETTRONICA ITI Elettronica - Classe QUINTA
GSD.3
DDIIMMEENNSSIIOONNAAMMEENNTTOO DDII MMUULLTTIIVVIIBBRRAATTOORRII
MONOSTABILE CON AMPOP
MONOSTABILE CON AMPOP
FORMULE
PERIODO IMPULSO TW
= ⋅ +
2
1
RRC ln 1RWT
SUGGERIMENTI PER IL DIMENSIONAMENTO
D C R, R1 R2
ordine:
da nF (10-9 F) a μF (10-6 F)
ordine: KΩ
vO +
− vc
R1
R2
R
C D
GSD Revisione: 28/05/2012 Appunti di ELETTRONICA ITI Elettronica - Classe QUINTA
GSD.4
DDIIMMEENNSSIIOONNAAMMEENNTTOO DDII MMUULLTTIIVVIIBBRRAATTOORRII
555 IN CONFIGURAZIONE ASTABILE BASE (dc ≥ 50%)
555 ASTABILE CONFIGURAZIONE BASE dc ≥ 50%
FORMULE
DUTY CYCLE dc +
= =+ +
H A B
L H A B
T R RT T R 2R
dc
PERIODO TOTALE USCITA T = + = ⋅ + ⋅L H A BT T 0,693 (R 2R ) CT
PERIODO USCITA BASSA TL TEMPO DI SCARICA
= ⋅ ⋅B0,693 R CLT
PERIODO USCITA ALTA TH TEMPO DI CARICA
= ⋅ + ⋅A B0,693 (R R ) CHT
SUGGERIMENTI PER IL DIMENSIONAMENTO
C RA, RB
dc > 50% 0,1 μF
A BR R< min 1 KΩ, max 10 MΩ dc = 50% A BR R<<
GSD Revisione: 28/05/2012 Appunti di ELETTRONICA ITI Elettronica - Classe QUINTA
GSD.5
DDIIMMEENNSSIIOONNAAMMEENNTTOO DDII MMUULLTTIIVVIIBBRRAATTOORRII
555 IN CONFIGURAZIONE ASTABILE CON DIODO (5% ≤ dc ≤ 95%)
555 ASTABILE CONFIGURAZIONE CON DIODO 5% ≤ dc ≤ 95%
FORMULE
DUTY CYCLE dc = =+ +
H A
L H A B
T RT T R R
dc
PERIODO TOTALE USCITA T = + = ⋅ + ⋅L H A BT T 0,693 (R R ) CT
PERIODO USCITA BASSA TL TEMPO DI SCARICA
= ⋅ ⋅B0,693 R CLT
PERIODO USCITA ALTA TH TEMPO DI CARICA
= ⋅ ⋅A0,693 R CHT
SUGGERIMENTI PER IL DIMENSIONAMENTO
D C RA, RB
dc > 50%
0,1 μF
A BR R> min 1 KΩ,
max 10 MΩ dc = 50% A BR R=
dc < 50% A BR R<
GSD Revisione: 28/05/2012 Appunti di ELETTRONICA ITI Elettronica - Classe QUINTA
GSD.6
DDIIMMEENNSSIIOONNAAMMEENNTTOO DDII MMUULLTTIIVVIIBBRRAATTOORRII
555 IN CONFIGURAZIONE MONOSTABILE
555 MONOSTABILE CONFIGURAZIONE BASE
FORMULE
PERIODO IMPULSO TW = ⋅ ⋅A1,1 R CWT
SUGGERIMENTI PER IL DIMENSIONAMENTO
C RA
10 μF min 1 KΩ, max 10 MΩ