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Simulare un semplice circuito

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Simulare un semplice circuito

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 21 giu 2020, 8:14

Chiedo la cortesia di verificare il seguente circuito:

La tensione fra i nodi A e B mi risulterebbe circa 6V, è confermato? Grazie
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[2] Re: Simulare un semplice circuito

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 21 giu 2020, 8:40

E' un vecchio programma DOS che non aveva m a i sbagliato un colpo. Forse ho dimenticato qualcosa. Puoi dirmi qualcosa di più, quanto viene nell'intorno di quella frequenza?
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[3] Re: Simulare un semplice circuito

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 21 giu 2020, 9:28

Ho cercato di calcolarlo, ma mi sono fermato per troppo lavoro :(
La reattanza dell'induttore mi viene 87,92 ohm
La reattanza del condensatore in parallelo - 97,45 ohm
il parallelo viene (-87,92 x 97,45)/(87,92 - 97,45) = 899 induttivo

La reattanza del condensatore da 1nF = - 1137 ohm capacitivo
è presente una risonanza serie che aumenta la tensione ?
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[4] Re: Simulare un semplice circuito

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 21 giu 2020, 9:34

Il bello è che anche mettendo la resistenza dell'induttore (1,5 ohm) si ha sempre che aumenta. Ma un simulatore commerciale dovrebbe togliere ogni dubbio e chiarire cosa avviene se la frequenza cambia un poco.
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[5] Re: Simulare un semplice circuito

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 21 giu 2020, 9:47

Oso fare solo ragionamenti approssimati:
Se fosse alla risonanza: Q = 1137899/50 = circa 20 18 : la tensione cresce di 18 volte.
Ma non siamo esattamente alla risonanza, e abbiamo trascurato il resistore da 10 kohm
che carica poco , ma qualche cosa fa.
Il risultato di circa 6 V pare plausibile.
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[6] Re: Simulare un semplice circuito

Messaggioda Foto Utenteg.schgor » 21 giu 2020, 10:26

Ecco la simulazione che conferma
il tuo risultato (V_{AB}=5.7V \angle 62.46°)
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[7] Re: Simulare un semplice circuito

Messaggioda Foto Utentecarloc » 21 giu 2020, 12:27

Altri due conti "balneari", senza strumenti ne PC. :D :D

Diciamo che 1nF ha circa 1kohm di reattanza e di conseguenza 10nF circa 100ohm.

La parte destra ha -j100ohm in serie a 10kohm.
Valori 1:100 cioè errore sul modulo 0.5/10000 ed errore sull'argomento intorno a 1/100rad=0,5°.
Insomma, 10kohm to all practical purposes.

Per la parte sinistra abbiamo -j1kohm in serie a 50ohm.
Io qui andrei di trasformazione serie/parallelo, il Q (del solo RC, non di tutto) è circa 1000ohm/50ohm=20, quindi il parallelo sarà fatto da gli stessi -j1kohm=1nF (errore 1/20 o 5% circa) e da Rp= Q² Rs (circa) cioè 20²×50ohm=20kohm.

Quindi, riassumendo 1nF + 20kohm + 0,1mH+12nF+10kohm tutto in parallelo.

Ora, 13nF e 0,1mH risuonano proprio a 140kHz e sì cancellano nel calcolo della tensione in uscita.

Rimangono 10k||20k=6,7kohm.
Eccitati dell'equivalente di Norton di circa 1V/-j1kohm=j1mA (la "roba" di sinistra, il GIT da 1V e il 1nF serie buttando i 50ohm).

Insomma 6,7kohm×1mA=6,7V in modulo e 90° di argomento.

Che succede cambiando frequenza?

Bè l'impedenza caratteristica è dalle parti di √(0,1mH/13nF)= 90ohm e quindi il Q di tutto è dalle parti di 6700ohm/90ohm, circa 70 che dà una banda a -3dB di 140kHz/70=2kHz circa.

Direi un sistema a banda stretta :D questo, insieme a tutte le indegne approssimazione che ho fatto sopra, giustifica ampliamente la differenza (specialmente di argomento) rispetto alla simulazione di Giovanni (che saluto con affetto :D )
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[8] Re: Simulare un semplice circuito

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 21 giu 2020, 13:09

Grazie, a tutti.
Dunque il vecchio programma DIY ancora una volta, non sbaglia, pareva un risultato un po' strano.
Sto studiando l'ingresso di un ricevitore per onde convogliate. L'impedenza a monte è quella della power line, forse poche centinaia di ohm, a valle abbiamo un ADC, bel mistero. Intanto posso fare anche delle misure in condizioni reali.
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[9] Re: Simulare un semplice circuito

Messaggioda Foto Utentexyz » 21 giu 2020, 19:01

La descrizione in SPICE del circuito

Codice: Seleziona tutto
Circuit

.options NOPAGE

*V1 1 0 1 DC=1 AC=1
V1 1 0 1 SIN(0 1 140k)
R1 1 2 50
C1 2 3 1n
L1 3 0 0.1m
C2 3 0 12n
C3 3 4 10n
R2 4 0 10k

.OP
*.AC dec 100 10k 1Meg
.TRAN 10n 1m

.END


I commenti (*) servono per cambiare il generatore di tensione (V1) con uno generico per la simulazione al variare della frequenza o il transitorio con la frequenza fissa.

Simulandolo con NGSpice il transitorio si vede che raggiunge circa i 5,73 V:

tran.png
plot v(4)

Al variare della frequenza del generatore si vede la frequenza di risonanza a 140 kHz e la banda molto stretta come dai calcoli di Foto Utentecarloc:

ac.png
plot vdb(4)
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[10] Re: Simulare un semplice circuito

Messaggioda Foto Utentecarloc » 21 giu 2020, 19:37

Ottimo Foto Utentexyz mancavo solo il suggello di una simulazione fatta bene :ok:

Tra l'altro la soluzione nel tempo, la transitoria, dà conto del tempo di salita dell'inviluppo a causa della banda stretta.
I 2kHz stimati prima, che poi sarebbero ±1kHz, danno appunto 1kHz di banda in banda base (che brutta ripetizione :cry: )

Io avrei stimato un tempo di salita t_\mathrm{r} \approx \frac{ 0\text{,}35}{BW}=\frac{0\text{,}35}{1\,\mathrm{kHz}}=350\,\mu\mathrm{s} che non è lontano da quanto si vede nel grafico.

Cioè quello che si vede è il limite di banda dell'informazione che può transitare, come dire un eventuale di audio AM o una modulazione digitale OOK sulla portante a 140kHz
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