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Circuito di un esame... non lo capisco!!!

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Circuito di un esame... non lo capisco!!!

Messaggioda Foto UtenteGandalf88bis » 5 mag 2009, 16:10

Allora io mi trovavo di fronte a questo problema (che per le mie conoscenze si è rilevato piuttosto complicato):

Immagine

La domanda era: trovare l'uscita sapendo che l'uscita è sempre a saturazione positiva (+10 V) o a saturazione negativa (-10 V) e la batteria E si trova o a 0 V o a 2 V.

Inoltre trovare l'uscita se al'ingresso di Vi si inserisce un'onda triangolare con frequenza <non mi ricordo di quanto> picco-picco 12 V con media di 1 V.

I miei risultati: Dato che ne con 0 V ne con 2 V si accendono i due diodi Zener e quindi io reputo il circuito un discriminatore di 0. Di conseguenza il grafico dell'uscita in funzione di Vi mi risulta essere:

Immagine

(le frecce indicano se sto aumentando o diminuendo il valore di Vi)

Inoltre dato che all'ingresso di Vi c'è un'onda triangolare:

Immagine

Chiedo conferma se i ragionamenti che ho fatto sono corretti o se invece ho sbagliato qualche cosa di segnalarmelo. Vi ringrazio anticipatamente per la pazienza.
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[2] Re: Circuito di un esame... non lo capisco!!!

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 5 mag 2009, 16:30

Sbagliato!
se l'ingresso non invertente fosse fisso a 0V sarebbe come dici tu ma siccome la tensione all'ingresso non invertente, a causa della presenza della resistenza e degli zener, dipende dalla tensione di uscita che può essere solo +10V o -10V e tenendo conto del fatto che la commutazione della tensione di uscita avviene quando la tensione dell'ingresso invertente attraversa il valore della tensione dell'ingresso non invertente....contunua tu.
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[3] Re: Circuito di un esame... non lo capisco!!!

Messaggioda Foto UtenteGandalf88bis » 5 mag 2009, 17:02

Mi dispiace ma non sono d'accordo. Quando io ho E = 2 V ho si che il primo diodo zener è acceso ed avendo un valore di tenzionsione di accensione pari a 0,7 V lo considero come una batteria a 0,7 V. a quel punto mi troverei con la situazione che al catodo del secondo zener ho 2,7 V ma non sono comunque sufficienti ad accenderlo quindi lo considero come un circuito aperto.

io ho fatto questo ragionamento, se continua ad essere sbagliato La prego di dirmi più nello specifico dove sbaglio perché forse non ho capito bene la spiegazione precedente.

(P.s. i diodi che consedero sono ideali e sono completamente spenti se non si ha una tensione Va < tensione espressa prima (4,7 o 3,3) oppure una tensione superiore a 0,7 V).
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[4] Re: Circuito di un esame... non lo capisco!!!

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 5 mag 2009, 19:34

No Gandalf88bis,
In ogni caso fai sempre lo stesso errore.
Cerco di spiegarmi: affinchè un diodo conduca è necessario che la tensione ai suoi capi superi un certo valore che nei diodi normali è di 0.7V solo in un verso (con l'anodo positivo rispetto al catodo) e che negli zener è di 0.7V (con l'anodo positivo rispetto al catodo come nei diodi normali) e di un altro valore che dipende dal modello (nel tuo caso 4.7V per il primo diodo e 3.3V per il secondo), con il catodo positivo rispetto all'anodo.
So che tutto questo lo sai già ma ora dovresti concentrare l'attenzione su un aspetto: nel descrivere il funzionamento dei diodi, ogni volta che ho nominato un valore di tensione, ho sempre specificato rispetto a cosa quel valore di tensione va riferito e qui sta il nocciolo della questione: non è sufficiente dire, come fai tu, che l'anodo di uno zener da 4.7V si trova a 2V per concludere che di sicuro quel diodo conduce in modo diretto (0.7V)! Bisogna anche andare a vedere quale è il potenziale del catodo perché è la differenza di potenziale tra anodo e catodo che conta per stabilire se uno zener conduce e in che modo (se direttamente o inversamente) e non serve a nulla specificare il solo valore di tensione del catodo o quello dell'anodo riferiti a massa.
Nel tuo caso, se l'uscita dell'operazionale si trova a +10V rispetto a massa, si avrà, tramite la resistenza, uno scorrimento di corrente dall'uscita dell'operazionale all'anodo del secondo diodo (quello da 3.3V). Questa corrente attraverserà entrambi i diodi entrando nell'anodo del secondo che risulterà polarizzato direttamente (0.7V) e proseguendo nel catodo del primo che risulterà polarizzato inversamente (4.7V).
Quindi: l'anodo del primo diodo si troverà ad un potenziale di +2V imposti dalla batteria E rispetto a massa, il catodo del primo diodo si trovera ad un potenziale di +4.7V rispetto al suo anodo e cioè a +2+4.7= +6.7V rispetto a massa, l'anodo del secondo diodo si troverà ad un potenziale di +0.7V rispetto al suo catodo e cioè a +6.7+0.7 = +7.4V rispetto a massa.
Come vedi , a causa della presenza della resistenza e della tensione di uscita dell'operazionale che abbiamo supposto essere di +10V, la tensione dell'ingresso non invertente verra a trovarsi a+7.4V e questa condizione si automanterrà fin quando l'ingresso invertente non supererà +7.4V: quando questo avverrà l'uscita commuterà a -10V e l'ingresso non invertente si porterà a +2-0.7-3.3V= -2V. Questo sarà il valore al di sotto del quale dovrà scendere l'ingresso invertente affinchè l'uscita commuti di nuovo per portarsi di nuovo a +10V e così via.
Tutto chiaro?
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[5] Re: Circuito di un esame... non lo capisco!!!

Messaggioda Foto UtenteGandalf88bis » 6 mag 2009, 7:55

Ok, capito quasi tutto ma non ancora tutto. Mi sfugge perché se il diodo Xener da 4,7 è acceso devo considerarlo ad un valore di 4,7 V e non di 0,7 (dato che è acceso da una tensione positiva pensavo che fosse da considerare come un generatore di tensione da 0,7 V) ed infine perché quando l'uscita commuta a -10 V devo fare il conto 2 - 0,7 - 3,3 = -2 V. Devo usare i valori -0,7 e -3,3 perché è cambiato il segno della tensione?

Grazie per la pazienza ma quando parlerò con il professore per spiegare i miei errori vorrei essere già cosciente di ciò che non andava nel mio ragionamento.
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[6] Re: Circuito di un esame... non lo capisco!!!

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 6 mag 2009, 11:14

Ti ho disegnato i due circuiti equivalenti alle due condizioni con uscita +10V e con uscita -10V che dovrebbero aiutarti a capire.
Come vedi al posto dell'operazionale ho disegnato un generatore da 10V e ho messo in evidenza il verso della corrente che nel secondo caso si inverte.
Ho segnato le tensioni nei vari punti riferite a massa e, come puoi vedere, per conoscere la tensione ai capi di un certo componente è necessario eseguire la differenza tra le due tensioni riferite a massa relative ai due morsetti del componente in questione.
Ho anche segnato i morsetti di ogni componente con + e - in modo da rendere evidente quale dei due è il morsetto a potenziale maggiore e da questo si capisce immediatamente se la polarizzazione del componente è diretta o inversa.
Ti faccio notare che uno stesso punto del circuito può essere contemporaneamente positivo e negativo: dipende dal potenziale dell'altro punto che prendi come riferimento per la misura. Ad esempi il punto a +6.7V è negativo rispetto a quello a +7.4V ma al tempo stesso è positivo rispetto a quello a +2V. questo mette in evidenza il carattere relativo del potenziale.
Come saprai la corrente scorre sempre dal punto a potenziale maggiore verso quello a potenziale minore e tutti i componenti attraversati da tale corrente si polarizzano con una tensione più alta nel punto di entrata rispetto a quella del punto di uscita e questo quindi stabilisce se un diodo zener si polarizza direttamente o inversamente.
Ti faccio un esempio estremo: uno zener può avere il catodo a +100V ed essere polarizzato direttamente (caduta di 0.7V) se l'anodo si trova a 100,7V perché la corrente che scorre dal punto a potenziale maggiore verso quello a potenziale minore andrà dall’anodo al catodo, quindi non devi lasciarti condizionare dai 100V sul catodo che di per se non significano nulla.
Come vedi ho disposto i vari elementi del circuito in modo che la corrente scorra dall'alto verso il basso in entrambi i casi: in questo modo i vari potenziali risultano distribuiti dall'alto in basso per valori decrescenti, questo è un modo per rendere i circuiti più comprensibili che io immagino o utilizzo quando devo comprendere o far comprendere i circuiti, anche nei casi molto più complessi di questo.
Fammi sapere
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[7] Re: Circuito di un esame... non lo capisco!!!

Messaggioda Foto UtenteGandalf88bis » 6 mag 2009, 15:43

Ora mi è molto più chiaro. Ti ringrazio moltissimo anche se sono abbastanza demoralizzato per aver sbagliato nell'esame questo circuito, ma di questo non serve chiarimento... dovevo studiare di più!!!

Comunque La ringrazio moltissimo per la gentilezza e la precisione nelle spiegazioni. A buon rendere!!!
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[8] Re: Circuito di un esame... non lo capisco!!!

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 6 mag 2009, 15:57

Se non hai nulla in contrario preferirei che mi dessi del tu se avremo modo di risentirci.
Ciao, in bocca al lupo.
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