ElectroYou - la comunità dei professionisti del mondo elettrico

da **adrenalinico** » 14 apr 2012, 18:36

Salve a tutti.
E' il mio primo post su questo forum...spero di diventare un "fedelissimo" visto il mio apprezzamento per gli argomenti trattati e la professionalità (non solo in senso tecnico) dei suoi fruitori/sostenitori.
Vengo al dunque....
Sto seguendo un corso di misure elettroniche e non mi è ben chiaro come evolve un generico segnale in uscita da una "sonda di picco".
Più specificamente, in un esercizio mi viene chiesto il valore riportato da uno strumento di misura costituito da una sonda di picco (fissatore di zero, quindi schema con condensatorie in serie e diodo in parallelo) collegato ad un voltmetro per corrente continua per un dato segnale in ingresso (è dato la forma nel periodo sullo schermo di un oscilloscopio) . Se non ho capito male, l'effetto del circuito sul segnale è quello di traslaro fino a portare il livello più basso dello stesso in corrispondenza dello zero...ma ho le idee alquanto confuse!
Grazie in anticipo a quanti di voi mi soccorreranno!
Nicola

da **Lele_u_biddrazzu** » 14 apr 2012, 19:03

adrenalinico ha scritto:... una sonda di picco (fissatore di zero, quindi schema con condensatorie in serie e diodo in parallelo) collegato ad un voltmetro per corrente continua...

Se non ricordo male il rivelatore di picco è costituito da un diodo in serie con un condensatore in parallelo al carico (in questo caso lo strumento di misura)...

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Il diodo in serie condurrà solo quando $v_{\text{in}} > v_{\text{out}}$ ... in poche parole la tensione in uscita inseguirà i picchi del segnale di ingresso. Ecco cosa accade nel caso di segnale in ingresso sinusoidale...

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da **IsidoroKZ** » 14 apr 2012, 19:25

Credo si stia riferendo a questo schema

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Ora devo scappare, vai avanti tu

Lele_u_biddrazzu

da **Lele_u_biddrazzu** » 14 apr 2012, 20:06

Quello dovrebbe essere un fissatore (clamper).
Nella figura sottostante vengono riportati lo schema del circuito e gli andamenti temporali delle tensioni.

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Nell'intervallo $0\leq t\leq\tfrac{T}{4}$ il diodo risulta essere in conduzione, pertanto il condensatore si carica fino alla tensione $v_c = V_{\text{max}$ ; negli istanti di tempo successivi, il diodo sarà sempre interdetto poiché la tensione ai suoi capi assumerà valori negativi... infatti applicando la KVL si ha:

$v_{\text{out}}=v_{\text{in}}-V_{\text{max}}\leq0\;\text{V} \quad (1)$

Inoltre la (1) permette di affermare che la tensione in uscita sarà pari a quella in ingresso diminuita del suo valore di picco: in pratica si ha una traslazione verso il basso, pari a $V_{\text{max}$ , della forma d'onda in ingresso.

Dal momento che il voltmetro c.c. fornisce il valore medio della tensione $v_{\text{out}}$ , la lettura sarà pari a $-V_{\text{max}}$ (vedi tratto blu in figura).

da **adrenalinico** » 14 apr 2012, 23:06

Risposta prontissima, 1000 grazie.
Si lo schema è quello, salvo il diodo a polarità invertita. Come influisce sul valore di Vout?

da **DirtyDeeds** » 14 apr 2012, 23:36

Basta cambiare il segno della tensione...

da **DirtyDeeds** » 16 apr 2012, 0:54

A questo punto, tanto per complicare un po' le cose, si può chiedere: supponendo che il diodo non sia ideale, quale sarebbe la risposta della sonda di picco per piccoli segnali di ingresso?

Nota: per "segnali piccoli" intendo segnali periodici per cui il modulo di $v_\text{in}(t)$ è limitato a una frazione di V_T

, dove

$V_T = \frac{kT}{e}$

è la tensione termica (

è la costante di Boltzmann,

è la temperatura termodinamica ed

è la carica elementare).

da **Lele_u_biddrazzu** » 16 apr 2012, 18:49

Il legame corrente-tensione di un diodo reale si può esprimere mediante la seguente relazione...

$i=I_{0}\left(\text{e}^{\frac{v}{V_{t}}}-1\right) \quad (1)$

essendo $I_0 \approx 25 \; \text{nA}$ e $V_t \approx 25 \; \text{mV}$ rispettivamente la corrente di saturazione inversa e la tensione termica a 25 °C (i dati riportati sono quelli tipici di un diodo in silicio).

Prendendo in considerazione segnali di tensione aventi ampiezza pari ad una frazione della tensione termica, la relazione (1) può essere approssimata mediante lo sviluppo di Taylor centrato in $v = 0 \; \text{V}$ e troncato al primo ordine...

$i\approx\frac{I_{0}}{V_{t}}\, v\quad\rightarrow\quad\frac{v}{i}\approx R_{d}=1\;\text{M}\Omega$

ovvero si può rappresentare il diodo come una resistenza di valore particolarmente elevato.

In base alle considerazioni appena fatte, il sistema da analizzare dovrebbe essere un circuito RC...

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Nella speranza di non aver detto castronerie esagerate :mrgreen:

, invoco

DirtyDeeds per avere conferma o meno delle mie supposizioni :-)

da **IsidoroKZ** » 16 apr 2012, 19:06

Se vuoi vedere che cosa segna il voltmetro, meglio tagliare lo sviluppo dopo il termine del secondo ordine!

da **Lele_u_biddrazzu** » 16 apr 2012, 20:18

Grazie a tutti per le precisazioni.

IsidoroKZ se troncassi lo sviluppo di Taylor al secondo ordine, la determinazione della tensione in uscita richiederebbe la risoluzione di un'equazione differenziale non lineare del seguente tipo...

$\frac{\text{d}v_{out}}{\text{d}t}+k_{1}v_{out}^{2}+k_{2}v_{out}=\frac{\text{d}v_{in}}{\text{d}t}$

dove si definiscono:

- $k_1 = \frac{I_0}{2 C V_t^2}$

- $k_2 = \frac{I_0}{C V_t}$

Se tutto quello che ho scritto è corretto, sarei curioso di sapere come procedere per la determinazione di vout(t) nota che sia vin(t).

Grazie a chi vorrà intervenire

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