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Adattamento di impedenza (reti adattatrici)

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Adattamento di impedenza (reti adattatrici)

Messaggioda Foto Utenteelettronepazzo » 30 gen 2014, 19:48

Salve,forse la mia sarà una domanda stupida ma provo comunque a chiedere agli esperti del forum.Vorrei chiedervi di spiegarmi,se possibile,con un po' di teoria il perché si cerca di effettuare l'adattamento di impedenza (massimo trasferimento di potenza) solo per i circuiti a rf.Mi spiego meglio,se devo dimensionare un semplice amplificatore per le basse frequenze (ad es audio) non è necessario interporre reti adattrici di impedenze in ingresso ed in uscita ,mentre se opero in rf con parametri y o s debbo necessariamente utilizzare tali reti.Come mai per le bf non sono necessarie reti di tale tipo mentre a rf si?
razie a quanti mi risponderanno
ciao
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[2] Re: Adattamento di impedenza (reti adattatrici)

Messaggioda Foto UtenteMavKtr » 30 gen 2014, 21:21

elettronepazzo ha scritto:Come mai per le bf non sono necessarie reti di tale tipo mentre a rf si?

In modo estremamente conciso, dipende dal fatto che si abbia a che fare o meno con quella che è definita una "linea di trasmissione".

Se leggi questo thread, credo riuscirari a fugare ogni dubbio.
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[3] Re: Adattamento di impedenza (reti adattatrici)

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 30 gen 2014, 21:40

Direi che l'energia a rf è più preziosa e non conviene sprecarla. Inoltre nei circuiti rf girano solitamente parecchie frequenze, alcune desiderate e altre indesiderate o spurie, e lavorando in condizioni di disadattamento si rischia di favorire qualche spuria o rumore rispetto alla fondamentale desiderata.
In bassa frequenza, a livello di segnale non ci sono problemi energetici e si favorisce invece la standardizzazione dei livelli di tensione. A livello di potenza, il "trasformatore di uscita" è un esempio di adattamento di impedenza anche in bf, e comunque si preferisce avere un grande smorzamento dell'altoparlante e dunque una impedenza di uscita molto bassa, minore di quella del carico.
E' anche chiaro che in rf anche un breve tratto di cavo va trattato come una linea e quindi con problemi di adattamento mentre in bf si può trattare come una semplice piccola capacità in parallelo.
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[4] Re: Adattamento di impedenza (reti adattatrici)

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 30 gen 2014, 22:24

Una ragione e` che in BF si e` nel caso di carico assegnato (altoparlante) e amplificatore su cui posso fare quasi quello che voglio.

Si possono avere degli amplificatori con impedenza di uscita molto piu` bassa di quella del carico, condizione ottimale per il rendimento.

Invece a radiofrequenza la situazione e` diversa: l'amplificatore ha una sua impedenza interna che non e` bassa, ci si deve accontentare di quello che si ha e si adatta il carico alla sorgente. In realta` se di mezzo c'e` una linea si adatta sia il carico che la sorgente all'impedenza della linea.
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[5] Re: Adattamento di impedenza (reti adattatrici)

Messaggioda Foto Utentegotthard » 30 gen 2014, 22:26

Ciao Foto Utenteelettronepazzo!!

Faccio una piccola introduzione (la prendo un po' larga :mrgreen: ):

in elettronica, le equazioni di Maxwell riescono a risolvere qualsiasi tipo di circuito, però è molto scomodo e difficile usarle ogni volta nello studio di un circuito.

Per cui, ci vengono incontro le equazioni di Kirchhoff, molto più semplici e facilmente utilizzabili, solamente che queste valgono solo se il circuito è studiabile con i parametri concentrati.
Il limite che segna la validità dello studio a parametri concentrati è dato dalla massima frequenza del segnale che transita nel circuito.
Maggiore è la sua frequenza, minore è il tempo con cui si propagano i fenomeni elettromagnetici nel circuito.

Questo tempo deve essere trascurabile rispetto alle variazioni temporali delle grandezze elettriche.

Se la massima frequenza del segnale nel circuito aumenta, si arriverà alla "situazione limite" in cui viene a cadere la possibilità dello studio del circuito a parametri concentrati.

Quando l' ipotesi cade, occorre studiare il circuito tramite i parametri distribuiti, per cui entrano in gioco le linee di trasmissione.

Facciamo un esempio:

un cavo di 1 metro non rappresenta una linea di trasmissione se ci transita un segnale con f=1 kHz, perché la lunghezza d' onda del segnale è \lambda=300 km, cioè molto maggiore della lunghezza del cavo. Se invece, ci passasse un segnale con f=100 MHz, si ha \lambda=3 m. Ora la lunghezza del cavo non è più trascurabile rispetto alla luunghezza d'onda del segnale, e per cui, in questo caso, occorre studiarlo come una linea di trasmissione, considerando cioè i ritardi e le riflessioni in gioco.

Ad alta frequenza, inoltre, vengono esaltati i valori delle reattanze X_L=j \omega L e X_C=-j \omega C, i quali diventano non più trascurabili, per cui occorre effettuare adattamento tra sorgente e carico, in modo che non ci siano onde riflesse, le quali tornando al generatore potrebbero danneggiarlo.

Inoltre, queste onde riflesse costituiscono quella parte della potenza disponibile, fornita dal generatore, che non viene assorbita dal carico, ma sprecata.

Questo non si verifica in continua e per frequenze "relativamente" basse (ecco perché ho fatto l' introduzione sopra, proprio per precisare che parlare di alta e bassa frequenza dipende e dalle dimensioni fisiche della porzione di circuito o cavo che stiamo considerando), ecco perché si effettua solo per frequenze a partire dall' ordine della RF.

Questo è quello che so, aspettiamo anche qualcun altro più esperto che confermi o corregga ciò che ho scritto sopra. ;-)
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[6] Re: Adattamento di impedenza (reti adattatrici)

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 30 gen 2014, 22:33

Quello che hai detto e` giusto ma non e` la ragione. L'adattamento del carico a RF lo si fa anche se il carico e` lo stadio successivo all'amplificatore senza nessuna linea di mezzo. Il motivo e` quello che ho detto prima.
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[7] Re: Adattamento di impedenza (reti adattatrici)

Messaggioda Foto Utentegotthard » 30 gen 2014, 22:58

IsidoroKZ ha scritto:Quello che hai detto e` giusto ma non e` la ragione. L'adattamento del carico a RF lo si fa anche se il carico e` lo stadio successivo all'amplificatore senza nessuna linea di mezzo. La ragione e` quella che ho detto prima.

Ok :ok:

Correggimi se sbaglio allora:

l' adattamento che si fa in un amplificatore a BF non è volto al massimo trasferimento di potenza (cioè far sì che si abbia Z_S=Z_L^*), ma a massimizzare il rendimento (\eta=\frac{Z_L}{Z_L+Z_S}, dove Z_S è l' impedenza di sorgente e Z_L l' impedenza di carico), cioè avere Z_L>>Z_S; mentre per un amplificatore a RF occorre fare l' adattamento per il massimo trasferimento di energia...è giusto?
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[8] Re: Adattamento di impedenza (reti adattatrici)

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 30 gen 2014, 23:00

Si`, perche' a RF non si riesce a fare una sorgente ideale di tensione, e ci si accontenta.
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[9] Re: Adattamento di impedenza (reti adattatrici)

Messaggioda Foto Utentegotthard » 30 gen 2014, 23:52

Ok, grazie mille della spiegazione :D

Ora mi viene una domanda:

l' adattamento degli amplificatori a BF (Z_L>>Z_S) ha lo scopo di avere in uscita un segnale con un' ampiezza maggiore del segnale in ingresso, in modo da massimizzare la tensione ai capi del carico (è come se massimizza il trasferimento di volt", anche se so che è bruttissimo da dire); mentre l' adattamento del tipo Z_S=Z_L^* ha lo scopo di massimizzare il trasferimento di potenza attiva al carico. Per cui i due adattamenti hanno due scopi diversi.

Ora mi viene da chiedere:

Il motivo per cui l' adattamento degli amplificatori a RF è del tipo Z_S=Z_L^*, è solo per il motivo detto da te sopra (cioè per il fatto che a RF non si riesca ad avere una sorgente di tensione ideale), oppure anche perché è diverso lo scopo degli amplificatori a RF rispetto a quelli a BF?

Spero non sia una domanda troppo "filosofica".. :?
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[10] Re: Adattamento di impedenza (reti adattatrici)

Messaggioda Foto UtenteDirtyDeeds » 31 gen 2014, 8:35

gotthard ha scritto:Per cui i due adattamenti hanno due scopi diversi.


Assolutamente no! In entrambi i casi, si vuole sempre e solo massimizzare il rendimento dell'amplificatore.
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