unità di a rendimento 1 Le macchine elettriche

Le macchine rotanti e illoro• I Iltr.asfo~atore ilotag io

1 Il trasformatore monofase 16 1 Motori in corrente continua a magneti2 Il trasformatore ideale 17 permanenti 46

Funzionamento a vuoto 17 2 Dinamo tachimetrica 51Funzionamento a carico 19 3 Circuito analogo del motore in corrente

3 Perdite nel trasformatore reale continua a magneti permanenti 52e funzionamento 21 Funzionamento a regime 55

4 Funzionamento a carico del trasformatore reale 26 4 Altri motori in corrente continua 555 Circuiti equivalenti del trasformatore 31 Motori con eccitazione indipendente 556 Dati di targa di un trasformatore 33 5 Gli attuatori 567 Le prove in cortocircuito e a vuoto 34 6 Circuiti di controllo per i motori in cntìtinua

Prova in cortocircuito 34 a magnete permanente 57La prova a vuoto 36 Controllo lineare di velocità 58

8 Variazione di tensione 38 Controllo di velocità in PWM 609 Rendimento 39 7 Motori brushless 63

GaCCiamo il punlo8 Motori passo-passo 65

Trasformalore 40 Motori a nluttanza variabile 68Caratteristica coppia-frequenza 68

9 Circuiti per il pilotaggio dei motoripasso-passo 69L'integrato L297 73

'@i@tWI Test· Problemisvolti·Problemida svolgere75

19A Schede integrative19A.1 Le perdite nel ferro19A.2 La deformazione della corrente magnetiz-zante19A.3 Calcolo delle perdite nel rame. Riporto allatemperatura di riferimento

19A4 Effettidella deformazione della corrente di lineaSoluzioni

19B Scheda integrativa198.1 Ulteriori tipi di motori e relative tecniche dipilotaggioSoluzioni

9

Indice

unità di a rendimento 2O Amplificatori di potenza

I principi di funzionamentoe le prestazioni

1 Amplificatori di potenza 802 Caratteristiche degli amplificatori 823 Amplificatori in classeA 824 Amplificatori in classe B e AB e relativevarianti 86

Push-pull con alimentazione singola 87Classe G 87Classe H 89Circuiti completi in classe AB a BJT 89

5 Amplificatori per elevate potenze 916 Stadio finale a MOSFET 92

I@;1iSflI;lTest· Problemi svolti· Problemi da svolgere 94

I al.

Un amplificatore da 1 W per cuffie e piccolialtoparlanti, 91----

20A Schede integrative20A.1 Amplificatore in classe A a trasformatore20A.2 Studio analitico del push-pull20A.3 Uso di un operazionale per realizzare il driver.

Gli integrati audio e gliamplificatori per radiofrequenze

1 Amplificatori di potenza audiointegratiL'integrato LM380L'integrato TOA2030

2 La configurazione a ponte3 Amplificatori in classe B e C

per radiofrequenzeGli amplificatori in classe CGli amplificatori In classe B

4 Progettazione assistita degli amplificatoriaudio di potenza

97979899

101101101

102

I@il!iWt;l Test· Problemi svolti 100. .Usiamo il TDA2030, 100

Come proteggere lo stadio di potenza dai sovraccarichiProblemi integrativiSoluzioni

20B Soluzioni

unità di a rendimento 2 1 ~Trasdutlorie condizionamento'dei segnali parte prim,=a~

Trasduttori e condizionamento• dei segnali parte prima

1 Nozioni di base 1062 Classificazione dei trasduttori 1083 I parametri caratteristici dei trasduttori 1094 Scala e offset nel condizionamento

di un trasduttore analogico 1105 Trasduttori di temperatura 111

Termoresistenze l l lCondizionamento del segnale 113Resistori NTC e PTC l 14Sensori di temperatura a giunzionesemiconduttrice l l 6Sensori di temperatura Integrati l 17

6 Trasduttori fotoelettrici 122Dispositivi fotoemissivi 122Celle fotovoltaiche 122

10

Elementi fotoconduttori7 Trasduttori estensimetrici

Celle di caricoSensori di pressione

122128130133

I@iliSflUTest. Problemi svolti· Problemi da svolgere 135

~MMMa perche SI usa lo scomodo AD590?, 121Un interruttore di luce crepuscolare, 128Un esempio d'uso delle celle di carico, 133

__ Conversione DIA

1 La distinzione fra analogico e digitale 1422 l'errore di quantizzazione 1433 La conversione da digitale ad analogico 143

Indice

4 I principi fisici della conversione DIA5 I parametri della conversione DIA

D acciamo il punlo I DAC6 l'interfacciarnentc di un DAC a un sistema

a bus7 Le possibili architetture dei convertitori DIA

Un esempio elementare: il DACa resistori pesatiConvertitori con rete a scala R-2R

8 Convertitore DIA National DAC08089 Convertitore DIA Analog Devices AD7845

Moltiplicatore a 2 quadrantiMoltiplicatore a 4 quadranti

144145

147

147148

148150152153154155

'Il3;H4!ìt!l Test· Problemi svolti· Problemi da svolgere158

•• ••Generazione di forme d'onda arbitrarie con ilmicrocontrollore PIC16F84A, 151

Conversione AlO

1 La distinzione da analogico a digitale 1602 l'errore di quantizzazione come rumore 1623 Principio di funzionamento degli ADC 1654 Il convertitore parallelo (flash) 1665 ADC ad approssimazioni successive 1686 Gli ADC a integrazione 1697 L.:interfacciamento di un ADC a un sistema

a bus 1718 Il numero effettivo dei bit di un AD C: l'ENOB 174

21A Approfondimenti21A.1 Ponte resistivo linearizzato21A.2 Analisi dello sbilanciamento del ponteSchede integrative21A:1 I parametri caratteristici dei trasduttori -Cause di errore21A.2 TC74, un trasduttore di temperatura digitale21A.3 Il protocollo 12CSoluzioni

218 Laboratori integrativi21 B.3 Uso del convertitore AD7845Schede integrative21B.1 ParametriPerlavalutazionedi un DAC21B.2 La rete R-2RSoluzioni

21C Approfondimenti21C.1 Il registro ad approssimazioni successive21C.2 I limiti dovuti al tempo di conversioneLaboratori integrativi21C.4 Simulare un ADC ad approssimazioni suc-cessive

9 La conversione NO e il problemadell'acquisizione di grandezze variabilinel tempoIl teorema del campionamento di ShannonL'uso del Sample&Hold (S&H)

D acciamo il punlo Gli ADC10 La modulazione Sigma-Delta

D acciamo il punlo Sintesi globale DACe ADC11 Struttura complessiva di un sistema

di elaborazione elo trasmissione digitale diun segnale analogico: tecnièhe PCM e DSPTrasformata discreta di Fourier

12 Convertitore NO National ADC080113 Convertitore NO National ADC081614 Convertitore seriale multicanale

a 12 bit MAX14715 Convertitori a doppia rampa 3 1/2 digit

ICL7106 e ICL71 0716 Convertitore NO a doppia rampa CA3162

175175178

182183

185

186187188189

191

194196

'9M li [t!,1Test· Problemi svolti· Problemi da svolgere20 l

.. -..Il circuito del S&H, 181Un semplice voltmetro, 189Il progetto di uno strano ADC, 198I circuiti dei blocchi funzionai i del precedente ADC, 200

21C.5 Analisi dinamica del MAX14721C.6 Interfacciamento di un convertitoreADC0816/1721C.7 Interfacciamento del convertitore AlDMAX147 a un PC via porta parallelaSchede integrative21C.1 Parametri per la valutazione di un ADC21C.211teorema del campionamento di Shannon21C.3 La scelta della frequenza di campionamento eil dimensionamento del filtro antialiasing in un siste-ma di conversione AID21C.4 Switch e multiplexer analogici21C.5 Registri e collegamenti della porta parallela(bidirezionale)21C.6 La porta seriale del PCSoluzioni

21D Teoria, test e problemiApprofondimenti21D.1 Analisi del convertitore V/I21D.2 Analisi del convertitore V/I bidirezionaleSoluzioni

11

, .

Indice

unità di a rendimento 2 2 Trasmissione digitale ------~--------~Modulazione a impulsi codificati

. (PCM) e multiplazione TDM

1 I vantaggi della trasmissione digitale 2102 Il segnale campionato a impulsi (PAM) 2113 Il segnale a impulsi codificati (PCM) 2134 l'errore di quantizzazione 2155 La quantizzazione logaritmica 2176 La multiplazione a divisione

di tempo (TDM) 2197 Le gerarchie di multiplazione 221

DaCCiamo il punlo PCM e multiplazione 10M 221

i@i@!tUTest· Problemi svolti· Problemi da svolgere 222

! Il canale digitale

1 Il canale digitale 2252 I codici di linea 226

Codice NRZ (Not Return to Zero) 226Codice NRZI (Not Return to Zero Inverted) 227Codice RZ (Not Return to Zero) 227Codice AMI (Alternate Mark Inversion) 228Codice HDB3 (High Density Bipolar 3-zeroes) 228Codice CMI (Coded Mark Inversion) 229Codice Manchester (o bifase) 229

3 Linterferenza di intersimbolo 2304 Iljitter 231

22A Soluzioni22B Soluzioni

Schede integrative

. 5 Il Bit Errar Rate (BER)6 Il diagramma a occhio

DaCCiamo il punlo Il canale digitale

232233

234

i@iJ!iUIt!ITest·Problemi svolti- Problemi da svolgere 235

- Modulazioni dighali~K, FSK, PSK, QAM

1 La modulazioneModulazione di ampiezzaModulazione di frequenzaLa modulazione di faseConfronto tra le modulazioni

2 La trasmissione di segnali multipli3 Le modulazioni digitali4 La codifica multilivello5 La modulazione ASK6 La modulazione FSK7 La modulazione PSK8 La modulazione QAM9 La modulazione Trellis10 Parametri e prestazioni delle modulazioni

digitali

D acciamo il punlo MOdulazioni digitali

238240241243244244245246248250252255257

258

i@i@!ttl Test· Problemi svolti· Problemi da svolgere 261

260

22B.1 ISI: condizioni di Nyquist22B.2 Legame BER e SIN

22C Soluzioni

unità di a rendimento 1III111;~1IIII' -4L...:L=a::..retroazione negativ_a_~---:-__ ----,

__ La retroazione negli amplificatori

1 Premessa 2662 Le configurazioni fondamentali degli

amplificatori retraazionati 2667 ° caso: la retroazione serie-serie 268

12

2° caso: la retroazione paral/elo-paral/elo3° caso: la retroazione serie-paral/elo4° caso. la retroazione paral/elo-serie

3 Effetti della retraazione negativa sulleresistenze di ingresso e di uscitaResistenza di ingresso con confrontoin corrente

269271273

274

274

Indice

Resistenza di ingresso con confronto in tensione 275Resistenza di uscita con comando in tensione 276Resistenza di uscita con comandoin corrente 277

DaCCiamo il punto Le possibili configurazioni 278degli amplificatorioperazionali

4 Effetti della retroazione negativasulla banda passante 279Amplificatore con funzionedi trasferimento con un solo polo 279Amplificatore con funzionedi trasferimento con uno zeronell'origine e un polo 280Amplificatore del tipo passa-banda 281

23A Scheda integrativa23A.1 Retroazione negativa in continua e in alter-nataSoluzioni

unità di a rendimento 24

i@;@[ifjiTest· Problemi svolti' Problemi da svolgere 282

~ Retroazione e stabilità

1 La stabilità2 Criteri di stabilità nei sistemi retroazionati3 Margine di fase e margine di guadagno

DaCCiamo il punto La stabilità4 La stabilità negli amplificatori con operazionali

Tecniche di compensazione

288289291

293

294296

i@;@(lf;iTest· Problemi svolti' Problemi da svolgere 297

238 Scheda integrativa238.1 Tecniche di compensazione in frequenzanegli operazionaliSoluzioni

t.i1{~\~J@ii1!il-------~--.......;!~..:.::.:.::.Generatori di forme d'onda

- '. I muhivibratori

Lezioni Multimediali

• l Il trasformatore

1 Il trasformatore ideale 302Funzionamento a vuoto 302Funzionamento sotto carico 303

2 Il trasformatore reale 304La prova a vuoto 306La prova in cortocircuito 306

3 Il modellodel trasformatoreidealecon Multisim 307

~ Conversione DIA

1 La conversione Digitale-Analogica 309

__ Conversione AlD

1 La conversione Analogico-Digitale 311

Gli oscillatori sinusoidali

2 Errore di quantizzazione 3123 l'errore di quantizzazione come rumore 3164 Teoria e realtà: l'ENOB 3195 Laconversionedi grandezzevariabilinel tempo 3226 La digitalizzazione delle immagini 324

Modulazione a impulsicodificati (PCM)

l e muhi lazione roM1 Modulazione a impulsi codificati (PCM) 327

Campionamento e codifica del segnale 3272 Dai bit PCM al segnale analogico 3323 Il segnale multiplo a divisione di tempo 334

Campionamento multiplo 335

,~ Gli oscillatori sinusoidali

1 La condizione di Barkhausen2 Loscillatore di Wien

13

Indice".; .--

Schede di Laboratorio

• Scheda di laboratorio 19A.1Prova a vuoto del trasformatore monofase 340

• Scheda di laboratorio 19A.2Prova in comxraso del trasformatoremonofase 344

• Scheda di laboratorio 19B.1i Analisi del funzionamento di un motore

in DC a magneti permanenti (o a eccitazioneindipendente) tramite simulazionecon LabVIEW 346

• Scheda di laboratorio 19B.2Valutazione sperimentale delle prestazionidi un piccolo motore in corrente continua 350

• Scheda di laboratorio 19B.3Valutazione del funzionamento ON-OFFdi un piccolo motore in corrente continua 351

• Scheda di laboratorio 20A.1Analisi sperimentale di un amplificatoredi potenza audio 353

• Scheda di laboratorio 21A.lTaratura della sonda di temperaturacon trasduttore AD590 355

• Scheda di laboratorio 21A.2Misura di temperatura con LM35 e AD590 356

• Scheda di laboratorio 21A.3Termometro da O °C a 750°Ccon AD590 e myDAQ 360

• Scheda di laboratorio 21B.1Analisi sperimentale di un DAC a resistori pesati 366

• Scheda di laboratorio 21B.2Analisi sperimentale di un DACcon rete a scala R-2R 368

. . r:fififj"'H§1iriiM• Scheda di laboratorìo 21B.3',;!:.:,,,::?Uso del convertitore AD7B45

• Scheda di laboratorio 21C.1Analisi sperimentale di un ADC di tipo flash 369

Bibliografia, 378

Indice analitico, 379

14

• Scheda di laboratorio 21C.2Come utilizzare l'ADC di Multisim

• Scheda di laboratorio 21C.3Voltmetro digitale con ADCOBO 7

• Scheda di laboratorio 21C.4 (:f!ki\;IIWI!9Simuliamo un ADC ad approssimazionisuccessive

• Scheda di laboratorio 21C.5 (t!k~\'Hrliiil9Analisi dinamica del MAX7 47

• Scheda di laboratorio 21C.6 (1;[~;!;"WI!9Interfacciamento di un convertitoreADCOB 76177 mediante porta parallelabktsezionete

• Scheda di laboratorio 21C.7 ~:fJt,\;IIdi1WInterfacciamento del convertitoreAID MAX747 a un PCvia porta parallela

• Scheda di laboratorio 22B.1Creazione dei codici di linea

• Scheda di laboratorio 23A.1Analisi degli effetti della retroazionesulla banda passante

~• Scheda di laboratorio 24A.1 (\:k~\:'HrlUW

L'astabile con operazionale

• Scheda di laboratorio 24A.2 f};!~\;"mIil9/I monostabile con operazionale

- . ·:~N{iB·.jjmfl!4• Scheda di laboratorio 24A.3 ~'i':':::::;:·

Uso del 555

• Scheda di laboratorio 24A.4 (:t~~;!;"w!pL'astabile a 8)T

. . ·::tWik.uHifiM• Scheda di laboratorio 24A.5 ~!;\'.;:i:;:·

Uso dell'integrato ICL8038

370

371

373

376