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Relazione tra frequenza ed ampiezza di un gen. ad operaziona

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Relazione tra frequenza ed ampiezza di un gen. ad operaziona

Messaggioda Foto Utentealien75 » 26 giu 2022, 14:58

Salve,

ho cercato su internet disperatamente, ma non riesco a trovare nessuna formula che lega il variare dell ampiezza al variare della frequenza di un generatore ad onde quadre ad operazionale.
Mi spiego meglio: ho realizzato un generatore di onde quadre con LM324 (quindi un operazionale).
Una volta alimentato e collegato l'oscilloscopio, variando il trimmer RV noto un'apparente proporzionalità inversa fra
frequenza ed ampiezza, ma vorrei sapere che relazione matematica lega questi due parametri.
Ho cercato su internet disperatamente la trattaziona matematica tra frequenza ed ampiezza del segnale ad onda quadra di uscita, ma non trovo niente.
No riesco a trovare la formula che lega questi due parametri.
Allego di seguito il circuito da me realizzato.
Chiedo aiuto please.
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[2] Re: Relazione tra frequenza ed ampiezza di un gen. ad operaz

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 26 giu 2022, 15:38

Quanto lamenti è dovuto allo slew rate dell'operazionale.
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[3] Re: Relazione tra frequenza ed ampiezza di un gen. ad operaz

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 26 giu 2022, 16:17

Se hai dimensionato i componenti per avere una frequenza adeguata per l'operazionale che hai scelto, cioè al massimo di qualche kHz, quello che chiedi è privo di senso.

Se invece sei andato ben oltre, allora l'ampiezza potrebbe variare inversamente con la frequenza perché, come ipotizza Marco, il valore dello slew rate di quel tipo di operazionale non è più sufficiente per un funzionamento corretto ma in questo caso la forma d'onda non è più quadra.

Permettimi una esternazione: ma è mai possibile che si possa arrivare a costruire un circuito senza farsi venire la benché minima voglia di sapere come funziona?? insomma senza voler capire affatto cosa si sta facendo??
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[4] Re: Relazione tra frequenza ed ampiezza di un gen. ad operaz

Messaggioda Foto Utentealien75 » 26 giu 2022, 17:44

Conosco a grandi linee il suo funzionamento.
La mia domanda è: esiste una formula che lega il variare della frequenza al variare dell'ampiezza di uscita?
Se è solo un discorso di slew-rate allorfa mi studio lo slew-rate dell'op-amp, se invece c'è qualcos' altro mi studio altro.
C'è un semplice rapporto di proporzionalità inversa tra frequenza ed ampiezza oppure c'è una legge non lineare che regola queste due grandezze?
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[5] Re: Relazione tra frequenza ed ampiezza di un gen. ad operaz

Messaggioda Foto Utentedjnz » 26 giu 2022, 18:01

alien75 ha scritto:C'è un semplice rapporto di proporzionalità inversa tra frequenza ed ampiezza


No, c'è solo il tirare il collo ai componenti oltre i limiti per cui sono stati progettati.

Idealmente l'ampiezza dovrebbe essere sempre costante, ma se si va oltre certe frequenze (vedi slew rate) o si sovraccarica l'uscita, di ideale non resta più nulla :roll:
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[6] Re: Relazione tra frequenza ed ampiezza di un gen. ad operaz

Messaggioda Foto Utenterugweri » 26 giu 2022, 18:17

alien75 ha scritto:C'è un semplice rapporto di proporzionalità inversa tra frequenza ed ampiezza oppure c'è una legge non lineare che regola queste due grandezze?


Puoi iniziare a risponderti da solo guardando le figure 5 e 9 del datasheet del LM324, cosa che avresti dovuto fare prima di costruire il circuito.

A proposito, anche se ormai ognuno fa quel che vuole io butto un paio di parole nel vuoto: su questo forum gli schemi dei circuiti si fanno in FidocadJ, come dovresti sapere molto bene visto che sei un membro del forum da 11 anni. Per stavolta ti grazio e non prendo alcun tipo di provvedimento.
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[7] Re: Relazione tra frequenza ed ampiezza di un gen. ad operaz

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 26 giu 2022, 18:51

Il funzionamento canonico del multivibratore astabile, suppone che il tempo di commutazione dell'operazionale sia trascurabile rispetto al periodo di oscillazione.
Se si riduce il periodo di oscillazione, l'onda in uscita passa da rettangolare a trapezoidale.
Se si riduce ancora il periodo, la trapezoidale si trasforma in una triangolare.
Se si riduce ancora rimane triangolare ma l'ampiezza si riduce al crescere della frequenza.
Aumentando ancora la frequenza, mai sperimentato, l'ampiezza dovrebbe calare al di sotto dell'isteresi e l'oscillazione interrompersi.
Per tutte le condizioni si possono ricavare formule e relazioni, potrebbe essere un buon esercizio. O_/
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[8] Re: Relazione tra frequenza ed ampiezza di un gen. ad operaz

Messaggioda Foto Utenteelfo » 26 giu 2022, 19:37

In fig. 1 c'e' lo schema dell'OP con valori "tipici".

All'ingresso non invertente (posto R2=R3) si ha una tensione

Vth= \frac {Vo}{2}

Ipotizziamo l'Op-Amp ideale con la sola eccezione di un SR "finito".

Ipotizziamo anche che il prodotto R1C sia >> dello SR dell'Op-Amp.
(quello che e' scritto qui sopra e' una "bestialita'"- R1C e' un tempo mentre SR e' una tensione divisa per un tempo - ma ci siamo intesi, vero? :D )

In Fig. 2a c'e' la classica forma d'onda Vo in uscita al generatore di onda quadra e la tensione Vc ai capi del condensatore (e all'ingresso invertente dell'Op-Amp).

E' da notare che l'uscita Vo dell'Op-Amp "cambia di stato" quando la Vc supera (in valore assoluto) la Vth.

Ipotizziamo invece che il prodotto R1C sia << dello SR.

Le forme d'onda del circuito sono in Fig. 2b

Anche in questo caso l'uscita Vo dell'Op-Amp "cambia di stato" quando la Vc supera (in valore assoluto) la Vth, ma espandendo "l'asse dei tempi" dell'osciloscopio si evidenzia lo SR dell'Op-Amp (traccia azzurra Vo).

La Vth (Vth=\frac {Vo}{2}) - traccia marrone "sotto" la Vc - traccia rossa - continua ad oscillare tra Vth+ e Vth- con lo stesso tempo della Vo (che oscilla tra Va+ e Va-).

La tensione Vc del condensatore - traccia rossa - non e' piu' un esponenziale (lo e' ma non si nota) ma segue la Vth.

In altre parole la tensione di uscita Vo:

- non e' piu' un'onda quadra ma triangolare
- la sua ampiezza oscilla comunque tra Va+ e Va-
- la frequenza non dipende da R1C ma dallo SR dell'Op-Amp
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[9] Re: Relazione tra frequenza ed ampiezza di un gen. ad operaz

Messaggioda Foto Utentestefanopc » 26 giu 2022, 21:29

Ma visto che l'operazionale è utilizzato come comparatore perché non utilizzare direttamente un comparatore.
Non è detto ma potrebbe essere un modo per "aggirare in parte il problema" .
Nel messaggio (1) si parla di Rv che non risulta in nessuno schema elettrico.
Ciao
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