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OP-AMP, guadagno amplificazione e diagrammi di Bode.

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[21] Re: OP-AMP, guadagno amplificazione e diagrammi di Bode.

Messaggioda Foto UtenteGuaffo » 14 lug 2016, 18:57

allora la traslazione del diagramma andava fatta orizzontalmente e non verticalmente.
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[22] Re: OP-AMP, guadagno amplificazione e diagrammi di Bode.

Messaggioda Foto UtenteGuaffo » 14 lug 2016, 19:00

IsidoroKZ ha scritto:L'asse verticale non e` a frequenza zero. Essendo un grafico logaritmico la frequenza zero e` MOLTO lontano a sinistra. Se in un punto del grafico c'e` la frequenza di 10Hz, e "tre dita" a sinistra c'e` 1Hz, altre tre dita a sinistra ci sara` 0.01Hz, altre tre dita 1mHz, nove dita piu` a sinistra 1uHz... e la frequenza zero non la si raggiunge mai.


Sono stato tratto in inganno dalla notazione usata sul grafico del testo dell'esercizio.

ma allora la traslazione del diagramma andava fatta orizzontalmente e non verticalmente.
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[23] Re: OP-AMP, guadagno amplificazione e diagrammi di Bode.

Messaggioda Foto UtenteFlamber » 14 lug 2016, 19:00

Guaffo ha scritto: A questo punto, se 0dB corrispondono al guadagno 1 (cosa che non sapevo)"


A questo proposito, prima di avventurarti negli esercizi proposti dal tuo professore, ti consiglio di chiarirti un po' le idee in merito ai diagrammi di bode, ai decibel e al dominio della frequenza in generale.
Cercando in giro la cosa significa decibel, troverai almeno 3 o 4 definizioni diverse, con i termini più fantasiosi, e scoprirai che le contraddizioni degli elettronici non hanno mai fine.
Ti consiglio questi video e PDF, che dovrebbero chiarirti la questione una volta per tutte. Ci sono diversi esempi. In particolare, il primo link è un video della University of Colorado che mi è stato molto utile durante il corso di elettrotecnica:

https://www.coursera.org/learn/converte ... grams-pole

http://www.ece.utah.edu/~ee3110/bodeplot.pdf

http://web.cecs.pdx.edu/~ece2xx/ECE222/ ... lotsx4.pdf
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[24] Re: OP-AMP, guadagno amplificazione e diagrammi di Bode.

Messaggioda Foto UtenteDanteCpp » 14 lug 2016, 23:21

Funzioni a valori complessi
Sia H(f): \mathbb{R}\rightarrow \mathbb{C}, una funzione di variabile reale a valori in \mathbb{C} allora H(f) può essere rappresentata in forma cartesiana, o in forma polare.



Forma cartesiana

H(f) =a(f)+j \cdot b(f)

dove
a(f)=\mathbb{R} e[ H(f)]

b(f)=\mathbb{I} m[ H(f)]

Forma polare

H(f) = M e^{j \varphi }

dove

per il teorema di Pitagora
M(f)=|H(f)|=\sqrt{a^2+b^2}

nel semipiano destro vale,
\varphi (f)=\angle H(f)= \arctan \frac{b}{a}
per definizione di tangente.

Rappresentazioni grafiche

Ora potremmo rappresentare H(f) nel piano di Gauss, come una curva parametrizzata in f.



Oppure potremmo disegnare due grafici, uno per la fase e uno per i moduli di H(f), senza perdita di informazione.



Diagrammi di Bode

I diagrammi di bode sono due grafici, uno per la fase e uno per il modulo di H(f), in cui si fa la particolare scelta, di rappresentare le ascisse in scala logaritmica e le ordinate nel grafico dei moduli in decibel.

Quindi, vediamo dove si trova la frequenza f=0 nel diagramma di bode:

\lim_{f \to 0} \log f = - \infty



Procediamo allo stesso modo per verificare la posizione dell'asse rappresentante M(f).

\lim_{M(f) \to 1} 20 \log M(f)=0 \; \text{dB}



In generale

M_{dB}(f)=20\log{M(f)}

Zeri nell'origine

Sia ora, H(f)=k \cdot j 2 \pi f

essendo la parte reale nulla e la parte immaginaria positiva, sarà
\angle H(f)=\varphi (f)=\frac{\pi}{2} \; \text{rad}

Il modulo, invece:
|H(f)|=M(f)=\sqrt{(k \cdot 2 \pi f)^2}=2 \pi f k

M_{dB}(f)=20 \log (2 \pi f k)

per le proprietà dei logaritmi
=20  \log (2 \pi k) + 20 \log(f)

Quindi, nel diagramma dei moduli, avremmo una retta, con pendenza +20 dB per decade, ed intercetta con l'asse \log(f)=0, in 20  \log (2 \pi k).



Detto ciò, come dovrebbe essere il diagramma, nel tuo caso specifico?
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[25] Re: OP-AMP, guadagno amplificazione e diagrammi di Bode.

Messaggioda Foto UtenteGuaffo » 15 lug 2016, 1:01

Nel mio caso specifico, l'intercetta sarebbe in 20 log(2 \pi CR)=-64dB



Per il punto B

Ora, la tensione tra i due nodi di ingresso non è più nulla. Considero il circuito in questo modo:



La KCL al nodo A è:

\frac{(V_i-V_d)}{Z_1}=\frac{(V_d-A(s)V_d)}{Z_2}

da cui

V_d=\frac{(V_iRsC)}{1+A(s)+RsC}

inoltre vale

V_o=A(s)V_d

e allora

H(f)=\frac{V_o}{V_i}=-A_0 \frac{Rj2 \pi fC}{1+j2 \pi f {\tau}_A+A_0+Rj2 \pi fC(1+j2 \pi f {\tau}_A)}

dove ho una costante di partenza, uno zero all'origine, e tre poli reali. Corretto?
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[26] Re: OP-AMP, guadagno amplificazione e diagrammi di Bode.

Messaggioda Foto Utenteg.schgor » 15 lug 2016, 7:13

Guaffo ha scritto:Nel mio caso specifico...

Si, è corretto ma direi poco significativo.
Non hai infatti "quotato" l'asse delle frequenze,
o almeno indicato la il valore della frequenza
corrispondente a 0dB. (f_0, frequenza di taglio).
Questa è data da:
f_0=\frac{1}{2 \pi CR}=1592Hz

Circa la risposta con l'amplificatore "reale",
ecco il risultato delle simulazione con Microcap
da 10Hz a 1MHz:

Forum130716.gif


Domande?
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[27] Re: OP-AMP, guadagno amplificazione e diagrammi di Bode.

Messaggioda Foto UtenteDanteCpp » 15 lug 2016, 8:05

Guaffo ha scritto:Nel mio caso specifico, l'intercetta sarebbe in 20 log(2 \pi CR)=-64dB


Continui a non specificare nel grafico la frequenza dell'Asse verticale che disegni.
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[28] Re: OP-AMP, guadagno amplificazione e diagrammi di Bode.

Messaggioda Foto UtenteGuaffo » 15 lug 2016, 11:51

Scusate, quando ho postato ero proprio cotto.



Passatemi il fatto di non aver quotato tutti gli assi.

Per la mia soluzione del punto B, mi sa che c'è qualcosa che non torna...

per f->0, H(f)=0. Poi ho uno zero all'origine e un polo reale alla stessa frequenza di 159Hz e due poli reali alla frequenza 3.9Hz.
Qualcosa non va...

g.schgor ha scritto:
Forum130716.gif

Domande?


Da qui vedo che si dovrebbe ottenere uno zero nell'origine con frequenza di taglio a circa 10Hz e un polo reale verso i 100kHz...
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[29] Re: OP-AMP, guadagno amplificazione e diagrammi di Bode.

Messaggioda Foto UtenteFlamber » 15 lug 2016, 14:19

Per vedere che c'è uno 0 nell'origine, non c'è bisogno di fare nessun calcolo, basta guardare il circuito. Se f=0, cioè se la tensione applicata all'ingresso è in continua, come si comporta quel condensatore?
Il fatto di quotare gli assi, non è solo una questione di forma, è una necessità. Un diagramma logaritmico senza gli assi quotati non è interpretabile in alcun modo, non ha alcun senso, e quindi nessuna utilità.

Ad esempio, quel -64dB cosa vuol dire? a che frequenza è riferito?
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[30] Re: OP-AMP, guadagno amplificazione e diagrammi di Bode.

Messaggioda Foto UtenteGuaffo » 15 lug 2016, 16:13

E' che non mi ci trovo molto a fare grafici con fidocadj. devo sempre fare un paio di tentativi prima di ottenere quello buono. :cry:



Commenti sul punto B?
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