Circuito Elettronica

[Saraa]

Buonasera a tutti !
Sono una studentessa di ingegneria.
Sto studiando per sostenere l'esame di Elettronica e avrei dei dubbi da risolvere!
Grazie mille!
per
per so che l'amplificatore satura perché V+ è il partitore di su ma V-= 0 perché il condensatore non si carica istantaneamente.
Quando considero l'intervallo di tempo tra 0 e 0,5 secondi, essendo la V di ingresso uguale a 3 volt, il condensatore tende a caricarsi.
Il tempo di carica è dato da τ che in questo caso risulta essere il parallelo tra , ovvero 0,75secondi.
Visto che τ è maggiore della durata dell'impulso il condensatore non ha il tempo di caricarsi ?
Per descrivere il suo comportamento utilizzerei il metodo asintotico.. ma quanto vale ad infinito ?
In teoria so che è ( L+) - V γ per il partitore tra ma non capisco perché... il condensatore non dovrebbe scaricarsi completamente per tempo infinito?
Grazie

[ugophill]

Ciao Saraa, provo a risponderti io. Non so se sia giusto ma è come farei io l'esercizio.

Il tutto ruota attorno al diodo.
Innanzitutto possiamo notare che il ramo di retroazione è collegato al morsetto quindi abbiamo una reazione negativa che limita il guadagno infinito dell'operazionale e le uscite non schizzano a infinito (quello è il trigger di Schmidt). In più è collegata al quindi è una configurazione non invertente.

1- Chiediamoci se il diodo è On o Off.
Ipotizziamo che sia spento e lo sostituiamo con un C.A. questo interrompe la retroazione quindi applicando
un segnale a 5v l'uscita schizza a secondo la formula . Ricordo che ( op amp ideale).
Quindi la nostra ipotesi non vale perché ai capi del Diodo cade una tensione superiore a 0.7v, dunque è
acceso, lo sostituiamo con un generatore di tensione a 0.7v.
Capiamo quindi che appena passa da 0 a 5v abbiamo un piccolo periodo di tempo (trascurabile) in cui
l'OPAMP lavora senza reazione, appena il diodo si accende torna la reazione (o retroazione stessa cosa).

2- Valutiamo ora il comportamento del sistema come se Vin fosse fissa a 5v. Questo credo tu lo sappia fare.
Se non ho sbagliato i conti =8.7v. Ricordati che siamo in continua, il condensatore è un aperto.

3- Il punto un po' più ostico, valutare la tao del sistema. Si comincia spegnendo i generatori
Per il diodo vale il ragionamento fatto sopra. Se fosse spento quindi diodo è OFF
lo sostituiamo con un C.A. e disattiva la reazione. Con la reazione disabilitata il morsetto non vede massa virtuale, la corrente scorre tutta in R1 (sopra R2 c'è un C.A.). =C*R1=1ms

4- Con la calcoli la tensione finale del condensatore.

Fine.

Spero sia giusto, sarebbe bello avere delle soluzioni.

P.S. Anche io mi sto preparando per quell'esame. In bocca al lupo.

[rugweri]

L'analisi del collega ugophill mi sembra corretta a una lettura molto veloce... di mio aggiungo solo un appunto: se si considera l'inseguimento tra gli ingressi dell'operazionale come un "corto circuito virtuale", in circuiti come questi si finisce per far confusione, perché fisicamente non è vero che i due ingressi si trovano sempre alla stessa tensione: in questo caso, per esempio, l'ingresso non invertente si piazza subito a , ma quello invertente a quella tensione non ci arriverà mai perché la costante di tempo è troppo grande per consentirlo. Questa cosa ha importanti implicazioni anche sul comportamento del circuito: ha senso come dice il collega supporre che l'uscita valga circa , ma in realtà credo che questo circuito se realizzato saturerebbe in continuazione, rispettivamente all'estremo positivo nel primo mezzo secondo osservato e all'estremo negativo dopo, a causa della tensione differenziale tra i due ingressi.

EDIT: quel circuito dovrebbe essere un filtro passa-alto attivo o una roba del genere (pietà di me, scrivo connesso al computer con Teamviewer dal telefonino mentre aspetto il verde agli incroci ), quindi se la mia velocissima osservazione è giusta una semplice analisi nel dominio di Laplace dovrebbe permettere di determinare subito un guadagno d'altra frequenza abbastanza alto. Io carta e penna in macchina non le ho, ma se voi volete provare...

[Saraa]

Grazie mille per le risposte!
Si, la soluzione svolta dal professore mi dà che V out satura, per 0<t<0.5 verso il valore positivo +12 e per t>0.5 verso il valore negativo -12.
Nell'intervallo di tempo 0<t<0.5 si calcola la tensione sul condensatore tramite il metodo asintotico
e^(-t/τ).
ma non capisco perché mi pone = al partitore di ( L(+) - V(γ) ) su .
In questo caso avendo precisato l'intervallo di lavoro se considero tempo infinito sto considerando in realtà t tendente a 6 secondi?

[Saraa]

nell'intervallo 0<t<0,5 la τ è il parallelo tra
poi per t >0,5 il diodo si interdice e il condensatore si scarica con τ=

[MarcoD]

Come passatempo sto cercando di risolverlo, a mente e guardando lo schermo non ci riesco.
Dovrei ricopiare lo schema su un pezzo di carta e ragionar e calcolare con calma.

Il tempo di carica è dato da τ che in questo caso risulta essere il parallelo tra R_{1} e R_{2}, ovvero 0,75secondi.

Il parallelo Req vale 1k in parellelo con 3 k = 3/4 k = 0,75 kohm.
C = 1 uF Tau = Req x C = 0,75 ms. sono millisecondi non secondi

[Saraa]

si scusatemi 0,75 millisecondi

[Saraa]

Grazie mille per le risposte!
Si, la soluzione svolta dal professore mi dà che V out satura, per 0<t<0.5 verso il valore positivo +12 e per t>0.5 verso il valore negativo -12.
Nell'intervallo di tempo 0<t<0.5 si calcola la tensione sul condensatore tramite il metodo asintotico
e^(-t/τ).
ma non capisco perché mi pone = al partitore di ( L(+) - V(γ) ) su .
In questo caso avendo precisato l'intervallo di lavoro se considero tempo infinito sto considerando in realtà t tendente a 6 secondi?

scusate qui volevo scrivere tendente a 0,5 millisecondi

[ugophill]

Saraa

Ciao Saara, rieccomi. Scusa ma questo circuito non mi da pace e nella risposta precedente ho scritto qualche castroneria.

Mi sono accorto innanzitutto che ho sbagliato a calcolare a regime. Come hai scritto te, con satura a +12v. Infatti senza limitazioni di alimentazione dell'Opamp .

Il condensatore al massimo si può caricare a 5v, perché la tensione Vin viene riportata sull'ingresso V-

La tau mi lascia alquanto perplesso. In particolare la . Io ho provato a spiegarlo in questa maniera. Quando valutiamo la con il diodo On, siccome lo approssimiamo con un generatore di tensione spegnendolo lo sostituiamo con un C.C.. la corrente che esce da C scorre nel parallelo delle due resistenze.

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Non so cosa intendi te con L+ e V().

Spero che qualcuno ci illustri chiaramente come demolire questo circuito un po' pazzerello.

[IsidoroKZ]

Provo a dare una risposta al problema, anche se il circuito e le sue condizioni di funzionamento non sono per nulla ragionevoli.

Prima dell'applicazione del segnale, la tensione sul morsetto non invertente e` nulla, quella sul morsetto invertente e` anche nulla (condensatore scarico): se l'operazionale e` ideale, con guadagno infinito, la tensione di uscita puo` essere qualunque. Se almeno si vuole che il circuito sia in condizioni stazionarie, l'uscita potrebbe avere qualunque valore da +0.7V a -12V.
Fortunatamente il problema dice che la tensione di uscita dell'operazionale e` nulla prima dell'applicazione del segnale, quindi risolve il dubbio!

In definitiva, prima dell'arriva dell'impulso, tutte le tensioni sono a zero. Quando arriva l'impulso, l'ingresso non invertente va a 2V (partitore di tensione di R3 e R4), mentre l'ingresso invertente rimane a 0V, dato che il condensatore scarico era e scarico rimane! In queste condizioni l'operazionale satura, l'uscita va a +12V, NON c'e` retroazione quindi tutte le palle delle masse e cortocircuiti virtuali non esistono (per ulteriori approfondimenti suggerisco questo post).

Sull'uscita si ha questa situazione [se l'original poster avesse fatto lo schema con fidocadj, ora sarebbe piu` facile per me fare gli schemi]

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

La salita della tensione sul condensatore parte, da 0V, sale (o cerca di salire) al valore asintotico di 2.825V con costante di tempo di 750µs. Se questa tensione arrivasse a 2V il sistema cambierebbe stato e il circuito entrerebbe in linearita` (si fa per dire, in realta` si metterebbe ad oscillare a causa di margine di fase molto basso o negativo).

La durata di questa fase di carica la si trova con la solita formula gia` indicata e vale circa 923.2µs. La durata dell'impulso e` piu` corta di questo tempo, 500µs<923.16µs, , quindi non si arriva a questo valore, non si arriva alla linearita`. Prima di arrivare alla linearita`, l'impulso di ingresso commuta nuovamente a 0V mentre il condensatore si stava ancora caricando.

La tensione sul condensatore al tempo t=500µs, quando finisce l'impulso, vale 1.375V

La situazione di carica dura finche' l'impulso di ingresso non torna a 0V, e quindi anche la tensione sull'ingresso non invertente va a 0V. In questa condizione capita qualcosa di duale del precedente comportamento: ingresso invertente a +1.375V, non invertente a 0V, pertanto l'uscita dell'operazionale va a -12V e il diodo si apre. Il condensatore parte da una condizione iniziale di 1.375V, e si scarica sulla resistenza R1, quindi con costante di tempo di 1ms. In queste condizioni (ideali), la tensione sul condensatore scende esponenzialmente verso 0V, senza mai raggiungere questo valore, e quindi l'uscita rimane satura a -12V.

Per errore avevo risolto inizialmente il problema con la durata dell'impulso di 1ms: in questo caso capitano cose molto piu` divertenti, invito Saraa a risolvere anche questo secondo caso.