Nella collana dei Manuali Cremonese Zanichelli: Elettronica, Meccanica, Elettrotecnica, Informatica e Telecomunicazioni, Geometra

Consentito durante la prova di esame, indispensabile per la preparazione!

La nuova edizione del Manuale Cremonese di Elettronica è stata profondamen-te rivista e aggiornata per rispondere alle esigenze didattiche dei Nuovi Istituti Tecnici, in particolare per l’indirizzo di Elettronica ed Elettrotecnica nell’articola-zione Elettronica.

In un solo volume ora sono raccolte le discipline propedeutiche (che affronta-no argomenti che dovrebbero essere già acquisiti, ma che si è ritenuto utile ripro-porre nelle linee essenziali per consentire sempre allo studente una loro agevole consultazione) e la trattazione specialistica (elettronica, nozioni di elettrotecni-ca, di macchine elettriche ma anche automazione e telecomunicazioni).

Un manuale completo che accompagna lo studente durante lo studio e all’e-same, ma che è di efficace consultazione anche per il professionista affermato: si spazia da discipline fondamentali quali la fisica e la matematica a specifici ap-profondimenti (statistica, matematica finanziaria) sino ad argomenti di stringente attualità, come la piattaforma Arduino, l’impatto ambientale, i rifiuti, la qualità e la sicurezza nei luoghi di lavoro.

MAN CREMONESE*ELETTRONICA 4ED(CR)

ISBN 978-88-08-15793-5

9 788808 1579355 6 7 8 9 0 1 2 3 (26M)

Pantone 130C Pantone 485C NERO 15793MCElettronica

ELETTRONICA

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Quarta edizione

Per i Nuovi Tecnici a indirizzo Elettronica ed Elettrotecnica

articolazione Elettronica

• DISCIPLINE PROPEDEUTICHE • ELETTRONICA ed ELETTROTECNICA • AUTOMAZIONE • TELECOMUNICAZIONI

Al pubblico € 64,00 • • •In caso di variazione Iva o cambiamento prezzoconsultare il sito o il catalogo dell’editore

www.zanichelli.it

http://dizionaripiu.zanichelli.it/cremonese

III

PREFAZIONE

La quarta edizione del manuale Cremonese di Elettronica è stata profondamente rivista, sintetizza-ta e aggiornata per rispondere alle esigenze didattiche dei Nuovi Istituti Tecnici, in particolare per l’indirizzo di Elettronica ed Elettrotecnica nell’articolazione Elettronica.

Un unico volume raccoglie ora le discipline propedeutiche e la trattazione specialistica.

La prima parte, propedeutica, contiene argomenti che dovrebbero essere già acquisiti, ma che si è ritenuto utile riproporre nelle linee essenziali per consentire sempre allo studente una loro agevo-le consultazione. La sezione è anche stata aggiornata e in alcuni casi profondamente rivista (fisica,matematica) per rendere la trattazione dei contenuti coerente con le attuali indicazioni ministerialisulle materie di insegnamento; si è inoltre ritenuto utile aggiungere specifici approfondimenti (sta-tistica, matematica finanziaria, impatto ambientale, rifiuti, qualità e sicurezza nei luoghi di lavoro).

Nella successiva parte specialistica si è privilegiata la componente disciplinare caratterizzante: si è intervenuti sulla parte di elettronica aggiornando e rendendo più agile la consultazione, in parti-colare nei capitoli sui filtri elettronici, ora riuniti in un’unica trattazione più snella, operativa e vi-cina all’attuale pratica didattica. È stata ampliata la parte relativa ai microprocessori e microcon-trollori, con l’inserimento della trattazione relativa alla piattaforma Arduino. Si è infine unificato in un capitolo amplificatori a transistor la trattazione sulle reti di polarizzazione e sull’amplifica-zione dei segnali analogici.

La stretta attinenza del programma di elettronica con le materie di automazione e di telecomuni-cazioni (pur appartenenti a indirizzi e articolazioni diverse) ha convinto i curatori a dedicare due se-zioni aggiuntive a temi che rientrano per tradizione nel programma di questa articolazione.

L’editore desidera ringraziare i curatori scientifici e didattici: in particolare Antonino Liberatore per la parte propedeutica e la grande esperienza della manualistica Cremonese messa a disposizio-ne; Licia Marcheselli per i continui consigli sulla didattica e sulle prospettive dell’insegnamento nei Nuovi Tecnici; Giovanni Naldi per la supervisione scientifica e il controllo dell’aggiornamen-to; Stefano Mirandola per aver curato con grande dedizione la parte specialistica dando nuova for-za a un manuale ormai classico.

Un ringraziamento infine a tutti i collaboratori, citati nella tavola degli autori, provenienti da Uni-versità, Aziende e Istituti tecnici, per il grande impegno profuso.

Settembre 2014 l’Editore

IV

AUTORI

Angeletti Laura Disegno tecnicoBandini Massimiliano Sicurezza nei luoghi di lavoro: strumenti e metodi per l’analisi e la valutazione dei rischiBaroncelli Marco Sensori e circuiti applicativi Beccari Mario Impianti per il trattamento e lo smaltimento dei rifiutiBertazioli Onelio Telecomunicazioni. Richiami di nozioni fondamentali • Segnali • Decibel • S/N, rumore, distorsioni e interferenze • Portanti fisici • Fibre ottiche • Portante radio • Tecniche di modulazione analogiche • Digitalizzazione dei segnali analogici • Caratteristiche generali dei sistemi digitali e dati • Tecniche di trasmissione per segnali digitaliBonoli Alessandra Impatto ambientale • Impianti per il trattamento e lo smaltimento dei rifiutiBorchi Emilio FisicaCabrucci Andrea Unità di misuraCarfagni Monica Disegno tecnico • Autocad 2DCarrara Gianfranco Disegno tecnicoCavalli Camilla Disegno tecnicoCavalli Maria Adelaide Disegno tecnicoCitti Paolo Sicurezza nei luoghi di lavoro: strumenti e metodi per l’analisi e la valutazione dei rischi • Qualità nel contesto industrialeDapporto Paolo ChimicaDi Giuda Giuseppe Martino Impatto ambientale • Impianti per il trattamento e lo smaltimento dei rifiutiFerrario Marco Lino Tecnologie informaticheGiorgetti Alessandro Qualità nel contesto industrialeGrasso Francesco Energie rinnovabili • Risparmio ed efficienza energeticaGuidi Paolo Principi di economia e matematica finanziaria • Disegno elettrico ed elettronico • Sensori e circuiti applicativi • Sistemi di acquisizione, elaborazione e distribuzione dati • Sistemi di controllo analogici e digitali • Controllori logici programmabili (PLC) • Automazione civile. La domotica • Software per l’automazione industriale Laffi Maria Cristina Disegno tecnicoLamborghini Stefano Disegno tecnicoLandi Nedo Controllori logici programmabili (PLC)

Liberatore Antonino Complementi di matematica • Elettrotecnica • Macchine elettriche • Amplificatori a transistor • Oscillatori e generatori di segnale • Disegno elettrico ed elettronico Lorusso Nicola Elettronica digitale • Microprocessori e microcontrollori • Sistemi di acquisizione, elaborazione e distribuzione dati Manetti Stefano Amplificatori operazionali Marcheselli Licia Matematica • Complementi di matematica • Statistica e calcolo delle probabilitàMarini Mauro Matematica • Complementi di matematica • Statistica e calcolo delle probabilitàMariotti Alberto Controllori logici programmabili (PLC) Martini David Misure elettriche ed elettroniche Martini Pietro Misure elettriche ed elettroniche • Amplificatori a transistor • Oscillatori e generatori di segnale • Elettronica di potenza • Tecnologie elettronicheMirandola Stefano Microprocessori e microcontrollori • Filtri elettronici Monti Michele Tecnologie industriali: materiali e lavorazioni • Elettrotecnica • Macchine elettriche • Motori a commutazione elettronica Monticelli Maurizio Energie rinnovabili • Risparmio ed efficienza energetica • Certificazione ed efficienza energetica degli edificiNaldi Giovanni Unità di misuraNesi Stefania ChimicaPagnotta Romano Impatto ambientalePallante Piero FisicaParretti Chiara Qualità nel contesto industrialePatelli Stefano Principi di economia e matematica finanziariaPezzi Mario Elettrotecnica • Macchine elettriche • Motori a commutazione elettronica Poggi Marco Unità di misura • Disegno tecnicoReatti Alberto Macchine elettriche Sammarone Sergio Tecnologie industriali: materiali e lavorazioniTortoli Piero Amplificatori operazionali Volpe Yary Autocad 2D

V

INDICE GENERALE

DISCIPLINE PROPEDEUTICHE 1 MATEMATICA

1. GEOMETRIA ......................................................... 31.1. Formulario di geometria euclidea ...................... 31.2. Geometria analitica nel piano ............................ 61.3. Geometria analitica nello spazio ........................ 7

2. RICHIAMI DI ALGEBRA DEGLI INSIEMI ............... 82.1. Principali operazioni ........................................ 82.2. Principali relazioni ........................................... 92.3. Proprietà di relazioni e operazioni ...................... 92.4. Principio di dualità ........................................... 102.5. Teorema di De Morgan ..................................... 102.6. Operatori funzionalmente completi .................... 112.7. Introduzione all’algebra di Boole ....................... 11

3. STRUTTURE ALGEBRICHE ................................... 123.1. Gruppo ........................................................... 123.2. Campo ............................................................ 133.3. Spazio vettoriale .............................................. 133.4. Applicazioni lineari .......................................... 13

4. POTENZE DI NUMERI ........................................... 135. RADICALI E OPERAZIONI SU DI ESSI ................... 146. LOGARITMI DI NUMERI ....................................... 157. POLINOMI ............................................................. 15

7.1. Generalità ....................................................... 157.2. Regola di Ruffini ............................................. 157.3. Massimo comune divisore ................................ 167.4. Fattorizzazione ................................................ 167.5. Relazioni tra coefficienti e radici ....................... 16

8. EQUAZIONI E DISEQUAZIONI DI I E II GRADO ..... 178.1. Identità ed equazioni ........................................ 178.2. 2. Disequazioni ................................................ 17

9. TRIGONOMETRIA ................................................. 189.1. Le funzioni goniometriche ................................ 189.2. Le equazioni goniometriche .............................. 189.3. Trigonometria piana ......................................... 189.4. Risoluzione delle figure piane ........................... 21

10. NUMERI COMPLESSI ............................................ 2110.1. Definizione ................................................... 2110.2. Forma algebrica ............................................. 2110.3. Forma trigonometrica ..................................... 2610.4. Forma esponenziale e formule di Eulero ........... 2610.5. Radici ........................................................... 27

11. FUNZIONI REALI .................................................. 2711.1. Generalità ..................................................... 2711.2. Grafici di funzioni elementari .......................... 2711.3. Funzioni algebriche ........................................ 3011.4. Funzioni razionali .......................................... 3011.5. Funzioni monotone ........................................ 3011.6. Funzione composta ........................................ 3111.7. Funzione inversa ............................................ 31

11.8. Limiti ........................................................ 3111.9. Teoremi sui limiti .......................................... 3311.10. Limiti notevoli .............................................. 3411.11. Infinitesimi e infiniti ..................................... 3411.12. Funzioni continue ......................................... 35

12. CALCOLO DIFFERENZIALE .................................. 3612.1. Derivate ........................................................ 3612.2. Regole di derivazione ..................................... 3712.3. Derivate di funzioni elementari ....................... 3712.4. Derivata di funzione composta ........................ 3712.5. Teoremi sulle funzioni derivabili ..................... 3712.6. Massimi e minimi .......................................... 3812.7. Forme indeterminate ...................................... 3912.8. Derivate successive ........................................ 40

13. CALCOLO INTEGRALE ......................................... 4013.1. Primitive ....................................................... 4013.2. Regole di integrazione .................................... 4013.3. Integrazione di funzioni razionali .................... 4213.4. Integrale definito: definizione e proprietà ......... 4213.5. Tavola di integrali definiti ............................... 43

14. SERIE .................................................................... 4314.1. Successioni ................................................... 4314.2. Teoremi sui limiti ........................................... 4514.3. Serie numeriche ............................................. 4514.4. Criteri di convergenza .................................... 4514.5. Somma e prodotto di due serie ......................... 4614.6. Serie di potenze ............................................. 4714.7. Serie di Taylor ............................................... 4814.8. Sviluppi di funzioni elementari ........................ 48

15. EQUAZIONI DIFFERENZIALI ................................ 4815.1. Equazioni differenziali del primo ordine ........... 4815.2. Equazioni differenziali lineari ......................... 5115.3. Equazioni lineari a coefficienti costanti ............ 5215.4. Sistemi lineari ............................................... 53

2 COMPLEMENTI DI MATEMATICA1. MATRICI E SISTEMI LINEARI ............................... 55

1.1. Matrici ............................................................ 551.2. Determinante ................................................... 551.3. Proprietà del determinante ................................ 561.4. Operazioni tra matrici ....................................... 571.5. Matrice inversa e matrice aggiunta ..................... 571.6. Matrice esponenziale ........................................ 581.7. Autovalori e autovettori .................................... 581.8. Sistemi lineari ................................................. 58

2. CRITERIO DI HURWITZ ........................................ 593. STABILITÀ DI UNA EQUAZIONE

DIFFERENZIALE ................................................... 604. FUNZIONI DI PIÙ VARIABILI ................................ 60

4.1. Derivate parziali .............................................. 604.2. Derivata di funzione composta .......................... 61

VI Manuale Cremonese di ELETTRONICA

4.3. Analisi vettoriale .............................................. 624.4. Derivata direzionale ......................................... 624.5. Funzioni implicite ............................................ 624.6. Massimi e minimi ............................................ 634.7. Derivazione e integrazione ................................ 634.8. Curve e integrale curvilineo .............................. 63

5. ANALISI COMPLESSA .......................................... 645.1. Funzioni elementari .......................................... 645.2. Funzioni analitiche ........................................... 655.3. Integrale .......................................................... 655.4. Serie di Taylor e di Laurent ............................... 665.5. Singolarità ....................................................... 665.6. Residui ........................................................... 675.7. Funzioni reali positive ...................................... 67

6. FUNZIONI DI BESSEL ........................................... 686.1. Gamma euleriana ............................................. 686.2. Funzioni di Bessel ............................................ 68

7. ANALISI DI FOURIER ........................................... 687.1. Sviluppo in serie di Fourier

di funzioni periodiche ....................................... 687.2. Forma complessa dello sviluppo

in serie di Fourier ............................................. 697.3. L’integrale e la trasformata di Fourier ................. 72

8. TRASFORMATA DI LAPLACE ................................ 728.1. Generalità ....................................................... 728.2. Definizione di trasformata di Laplace ................. 728.3. Trasformata inversa .......................................... 738.4. Proprietà della trasformata ................................ 738.5. Scomposizione in fratti semplici (frazionamento

parziale). Trasformata inversa ........................... 768.6. Teorema del valore iniziale ............................... 778.7. Teorema del valore finale .................................. 778.8. Soluzioni delle equazioni integrodifferenziali ..... 77

9. TRASFORMATA ZETA (Z) ...................................... 789.1. Premessa ......................................................... 789.2. Definizioni ...................................................... 789.3. Esempi di trasformata Z .................................... 789.4. Proprietà della trasformata Z ............................. 799.5. Convoluzione discreta ...................................... 809.6. Trasformata inversa .......................................... 809.7. Risoluzione di equazioni alle differenze ............. 80

3 STATISTICA E CALCOLO DELLE PROBABILITÀ .................................................... 85

1. CALCOLO COMBINATORIO .................................. 851.1. Permutazioni semplici ...................................... 851.2. Disposizioni semplici ....................................... 851.3. Combinazioni semplici. Binomio di Newton ....... 851.4. Disposizioni con ripetizione .............................. 861.5. Combinazioni con ripetizione ............................ 861.6. Permutazioni con ripetizione. Polinomio di

Leibnitz .......................................................... 86 2. STATISTICA .......................................................... 86

2.1. Popolazione, carattere, frequenza ....................... 862.2. I dati statistici .................................................. 872.3. Gli indici di posizione centrale .......................... 872.4. Gli indici di variabilità ...................................... 872.5. I rapporti statistici ............................................ 872.6. L’interpolazione statistica ................................ 872.7. La dipendenza, la regressione e la correlazione ... 87

3. CALCOLO DELLE PROBABILITÀ .......................... 883.1. Gli eventi ........................................................ 883.2. La concezione classica della probabilità ............. 883.3. La concezione statistica della probabilità ............ 88

3.4. La concezione soggettiva della probabilità ........ 883.5. L’impostazione assiomatica della probabilità .... 893.6. La probabilità della somma logica di eventi ...... 893.7. La probabilità condizionata ............................. 893.8. La probabilità del prodotto logico di eventi ....... 893.9. Il problema delle prove ripetute ....................... 893.10. Il teorema di Bayes ........................................ 893.11. I giochi aleatori .............................................. 893.12. Le variabili casuali discrete

e le distribuzioni di probabilità ........................ 893.13. I valori caratterizzanti una variabile

casuale discreta .............................................. 903.14. Le distribuzioni di probabilità di uso frequente ... 903.15. Le variabili casuali standardizzate ................... 903.16. Le variabili casuali continue ............................ 90

4. STATISTICA INFERENZIALE ................................. 914.1. La popolazione e il campione ........................... 914.2. I parametri della popolazione

e del campione ................................................. 924.3. La distribuzione della media campionaria ........... 924.4. Particolari distribuzioni campionarie .................. 924.5. Gli stimatori e le loro proprietà .......................... 924.6. La stima puntuale ............................................. 924.7. La stima per intervallo della media .................... 934.8. La stima per intervallo della differenza fra due

medie .............................................................. 934.9. La stima per intervallo di una percentuale ........... 934.10. La verifica delle ipotesi .................................... 94

5. TEORIA DEGLI ERRORI ........................................ 945.1. Generalità ....................................................... 945.2. Misurazioni eseguite con lo stesso

grado di precisione ........................................... 955.3. Misurazioni eseguite con diverso

grado di precisione ........................................... 965.4. Misurazioni indirette e

propagazione degli errori .................................. 96 4 UNITÀ DI MISURA 1. GENERALITÀ ........................................................ 99 2. GRANDEZZE FONDAMENTALI

E RELATIVE UNITÀ .............................................. 99 3. MULTIPLI E SOTTOMULTIPLI ............................... 100

3.1. Esempi di applicazione ..................................... 1003.2. Uso delle unità SI e dei loro multipli e

sottomultipli .................................................... 100 4. GRANDEZZE FISICHE E UNITÀ DI MISURA .......... 100 5. TABELLE DI CONVERSIONE ................................. 107 6. IMPIEGO DELLE TABELLE DI CONVERSIONE

DELLE UNITÀ DI MISURA .................................... 1106.1. Premessa ......................................................... 1106.2. Note esplicative ............................................... 110

5 FISICA 1. VETTORI ............................................................... 111

1.1. Grandezze scalari e vettoriali ............................ 1111.2. Somma e differenza di due vettori ...................... 1121.3. Prodotto scalare ............................................... 1121.4. Prodotto vettoriale ............................................ 112

2. CINEMATICA ........................................................ 1132.1. Cinematica del punto materiale ......................... 1132.2. Cinematica del corpo rigido .............................. 115

3. STATICA ............................................................... 1153.1. Le forze .......................................................... 1153.2. Forze elastiche, forza peso, forze di attrito .......... 116

INDICE GENERALE VII

3.3. Condizioni per l’equilibrio ................................ 117 4. DINAMICA ............................................................ 118

4.1. Principio di inerzia e sistemi di riferimento inerziali ........................................................... 118

4.2. Secondo principio della dinamica per un punto materiale ......................................................... 118

4.3. Quantità di moto di un punto materiale ............... 1194.4. Lavoro di una forza e potenza ............................ 1194.5. Energia potenziale ed energia cinetica ................ 1204.6. Conservazione dell’energia meccanica ............... 1204.7. Principio di azione-reazione

e dinamica dei sistemi ...................................... 1214.8. Dinamica del corpo rigido ................................. 1224.9. Gravitazione universale .................................... 1244.10. Moti armonici e periodici .................................. 1254.11. Problemi di urto ............................................... 125

5. PROPRIETÀ MECCANICHE DEI SOLIDI ................ 126 6. FLUIDI .................................................................. 127

6.1. Pressione ......................................................... 1276.2. Statica dei fluidi ............................................... 1286.3. Statica dell’atmosfera ....................................... 1286.4. Legge di Boyle e Mariotte ................................. 1296.5. Dinamica dei fluidi .......................................... 129

7. TERMODINAMICA ................................................ 1317.1. Temperatura .................................................... 1327.2. Dilatazione termica dei solidi e dei liquidi .......... 1327.3. Equazione di stato ............................................ 1337.4. Calore ............................................................. 1337.5. Cambiamenti di stato ........................................ 1347.6. Trasmissione del calore .................................... 1367.7. Primo principio della termodinamica .................. 1377.8. Secondo principio della termodinamica .............. 137

8. CAMPO ELETTRICO .............................................. 1398.1. La carica elettrica e le sue proprietà ................... 1398.2. La Legge di Coulomb ....................................... 1398.3. Campo elettrico e potenziale elettrico ................. 1408.4. Corrente elettrica e leggi di Ohm ....................... 142

9. CAMPO MAGNETICO ............................................ 1449.1. Induzione elettromagnetica ............................... 146

10. OTTICA ................................................................. 14710.1. Caratteristiche della radiazione luminosa .......... 14710.2. Ottica geometrica ........................................... 14710.3. Ottica fisica ................................................... 151

11. ONDE .................................................................... 15411.1. Generalità sulle onde ...................................... 15411.2. Velocità di propagazione delle onde ................. 15511.3. Energia trasportata dalle onde ......................... 15611.4. Interferenza ................................................... 15611.5. Onde stazionarie ............................................ 15611.6. Battimenti ..................................................... 15711.7. Onde sonore ed Effetto Doppler ...................... 157

6 CHIMICA 1. CHIMICA GENERALE, INORGANICA E

ORGANICA ........................................................... 1591.1. Atomo e sistema periodico degli elementi ........... 1591.2. Legame chimico e composti chimici .................. 1661.3. Reazioni chimiche e stechiometria ..................... 1761.4. Equilibri chimici .............................................. 1771.5. L’energia e la velocità di reazione ...................... 1801.6. Ossidoriduzioni e Elettrochimica ....................... 1821.7. Chimica nucleare ............................................. 1851.8. Chimica inorganica .......................................... 1871.9. Chimica organica ............................................. 194

7 TECNOLOGIE INFORMATICHE 1. RAPPRESENTAZIONE NUMERICA

DELL’INFORMAZIONE ......................................... 2011.1. Le macchine e le informazioni ........................... 2011.2. Sistemi di numerazione .................................... 2011.3. Codifiche binarie ............................................. 203

2. STRUTTURA DEI SISTEMI DI ELABORAZIONE .... 2092.1. Introduzione ai sistemi di elaborazione ............... 2092.2. Strutture di memorizzazione dei dati .................. 2112.3. Comunicazione fra elaboratori ........................... 213

3. PRINCIPALI SISTEMI OPERATIVI .......................... 2163.1. Windows ......................................................... 2163.2. Linux .............................................................. 2223.3. Android .......................................................... 2253.4. Mac OS X ....................................................... 2283.5. Altri sistemi operativi per dispositivi mobili ....... 230

4. PRINCIPALI APPLICAZIONI .................................. 2334.1. Wordprocessor ................................................. 2334.2. Fogli elettronici ............................................... 2364.3. Visual Basic for Applications ............................ 2424.4. Presentazioni ................................................... 2584.5. Altre applicazioni ............................................. 259

8 DISEGNO TECNICO 1. NORME FONDAMENTALI ..................................... 267

1.1. Formato dei fogli ............................................. 2671.2. Tipi e grossezza delle linee ............................... 2671.3. Scale di rappresentazione ................................. 2681.4. Requisiti generali per la scrittura ....................... 275

2. COSTRUZIONI GEOMETRICHE ............................. 2752.1. Divisione di segmenti e di angoli ....................... 2752.2. Ovali e ovoli .................................................... 2762.3. Le curve coniche ............................................. 2762.4. Ellissi ............................................................. 2762.5. Parabole .......................................................... 2772.6. Iperboli ........................................................... 277

3. PRINCIPI GENERALI DI RAPPRESENTAZIONE ..... 2783.1. Rappresentazione in proiezione ortogonale ......... 2783.2. Rappresentazione in proiezione assonometrica .... 2803.3. Gli elementi fondamentali dell’assonometria ...... 2803.4. Sezioni ............................................................ 2803.5. Tratteggi ......................................................... 2823.6. Particolarità di rappresentazione ........................ 2823.7. Quotatura ........................................................ 2823.8. Complessivi .................................................... 288

9 AUTOCAD 2D 1. INTRODUZIONE .................................................... 291 2. AMBIENTE DI LAVORO ........................................ 291 3. IMMISSIONE DEI COMANDI ................................. 294 4. IMMISSIONE DI COORDINATE ............................. 295 5. CREAZIONE, ORGANIZZAZIONE E

VISUALIZZAZIONE DEL DISEGNO ....................... 2955.1. Inizio di un nuovo disegno ................................ 2955.2. Unità e formato dell’unità di disegno ................. 2965.3. Layer .............................................................. 2975.4. Spazio modello e spazio carta ............................ 2995.5. Strumenti per la visualizzazione ........................ 300

6. STRUMENTI DI DISEGNO ..................................... 300 7. STRUMENTI DI MODIFICA ................................... 300 8. BLOCCHI .............................................................. 304 9. QUOTE E TESTI ..................................................... 309

9.1. Quote .............................................................. 3099.2. Stili di quota .................................................... 309

VIII Manuale Cremonese di ELETTRONICA

9.3. Testi ............................................................... 3129.4. Stili di testo ..................................................... 312

10 PRINCIPI DI ECONOMIA E MATEMATICA FINANZIARIA

1. PRINCIPI DI ECONOMIA ....................................... 3151.1. Bisogni, beni, utilità ......................................... 3151.2. La produzione ................................................. 3161.3. Il mercato ........................................................ 3171.4. La moneta ....................................................... 3171.5. Caratteristiche della moneta .............................. 317

2. IMPRESA, AZIENDA E SOCIETÀ ............................ 3182.1. Enti economici ................................................. 3182.2. Impresa ........................................................... 3182.3. Azienda .......................................................... 3192.4. Società ............................................................ 3202.5. Organizzazione dell’impresa ............................. 3212.6. Fine dell’impresa ............................................. 3222.7. Utile dell’impresa ............................................ 322

3. CAPITOLATI E PREVENTIVI ................................. 3233.1. Contratto ......................................................... 3233.2. Capitolati ........................................................ 3243.3. Preventivi ........................................................ 325

4. MATEMATICA FINANZIARIA ................................ 3264.1. Interesse semplice ............................................ 3264.2. Interesse composto ........................................... 3264.3. Interesse convertibile ........................................ 3274.4. Mutui .............................................................. 3284.5. Riparti ............................................................ 328

11 SICUREZZA NEI LUOGHI DI LAVORO: STRUMENTI E METODI PER L’ANALISI E LA VALUTAZIONE DEI RISCHI

1. INTRODUZIONE .................................................... 331 2. DEFINIZIONI ......................................................... 332 3. VALUTAZIONE DEI RISCHI ................................... 333 4. MODALITÀ DI VALUTAZIONE DEI RISCHI ........... 333 5. PROCESSO DI VALUTAZIONE DEI RISCHI ............ 334 6. INDIVIDUAZIONE DEI PERICOLI .......................... 335 7. STIMA DEI RISCHI ................................................ 337 8. MISURE DI TUTELA .............................................. 337 9. PROCEDURE STANDARDIZZATE PER

PICCOLE E MEDIE IMPRESE ................................. 34110. DISPOSITIVI DI PROTEZIONE

INDIVIDUALE ....................................................... 34412 QUALITÀ NEL CONTESTO INDUSTRIALE 1. DEFINIZIONE DI QUALITÀ ................................... 351 2. INNOVATORI DELLA QUALITÀ ............................. 351 3. STORIA DELLA QUALITÀ ..................................... 351 4. NASCITA DELLE NORME ISO 9000 ........................ 353 5. ITER DI CERTIFICAZIONE .................................... 356 6. DEFINIZIONE DEI REQUISITI E

ANALISI DEL CLIENTE ......................................... 357 7. COSTI DELLA NON-QUALITÀ ............................... 358 8. APPROCCIO PER PROCESSI .................................. 359 9. I SETTE STRUMENTI DELLA QUALITÀ ................ 360

9.1. Il diagramma causa-effetto ................................ 3609.2. La stratificazione dei dati .................................. 3619.3. Le schede di controllo ...................................... 3619.4. Istogramma ..................................................... 3639.5. I diagrammi di correlazione .............................. 3659.6. Diagramma di Pareto ........................................ 365

10. CONTROLLO STATISTICO DELLA QUALITÀ ........ 36610.1. La capacità di processo ................................... 367

10.2. Le carte di controllo ....................................... 36813 TECNOLOGIA INDUSTRIALE 1. PROPRIETÀ DEI MATERIALI ................................. 373

1.1. Tipi di materiali ............................................... 3731.2. Tipi di proprietà ............................................... 373

2. PROVE DI LABORATORIO ..................................... 3772.1. Relazione sollecitazione-deformazione .............. 3772.2. Prova di resistenza a trazione ............................ 3772.3. Prova di resistenza a compressione .................... 3772.4. Prova di resistenza a flessione ........................... 3782.5. Prova di resistenza a torsione ............................ 3782.6. Prova di resistenza a taglio ................................ 3782.7. Prova di resilienza Charpy ................................ 3782.8. Prove di durezza .............................................. 378

3. FERRO E SUE LEGHE ............................................ 3803.1. Ferro ............................................................... 3803.2. Il processo siderurgico ...................................... 3803.3. Il diagramma di stato delle leghe Fe–C ............... 3813.4. Ghisa .............................................................. 3813.5. Acciaio ........................................................... 383

4. MATERIALI METALLICI NON FERROSI ................ 3864.1. Alluminio e sue leghe ....................................... 3864.2. Rame e sue leghe ............................................. 3864.3. Magnesio e sue leghe ....................................... 3874.4. Altri elementi .................................................. 3874.5. Sinterizzati ...................................................... 388

5. MATERIALI NATURALI ......................................... 3885.1. Legno ............................................................. 3885.2. Rocce ............................................................. 3905.3. Materiali per costruzioni ................................... 3915.4. Ceramiche ....................................................... 3915.5. Vetro ............................................................... 391

6. RESINE SINTETICHE ............................................ 3916.1. Resine termoplastiche ....................................... 3916.2. Resine termoindurenti ...................................... 391

7. MATERIALI COMPOSITI ....................................... 3927.1. Cemento armato ............................................... 3927.2. Compositi sintetici ........................................... 392

8. ALTRI MATERIALI ................................................ 3928.1. Abrasivi .......................................................... 3928.2. Acidi .............................................................. 3928.3. Combustibili .................................................... 3928.4. Detergenti ....................................................... 3928.5. Fibre tessili ..................................................... 3928.6. Lubrificanti ..................................................... 3938.7. Protettivi ......................................................... 3938.8. Refrattari ......................................................... 393

9. CICLO DI LAVORAZIONE ..................................... 3939.1. Metodi di lavorazione ....................................... 3939.2. Foglio di lavorazione ........................................ 3939.3. Tracciatura ...................................................... 394

10. LAVORAZIONI AL BANCO .................................... 39410.1. Fissaggio del pezzo ....................................... 39410.2. Criteri di sicurezza per le lavorazioni .............. 39410.3. Tipi di lavorazione ........................................ 39410.4. Taglio ........................................................ 39410.5. Limatura ...................................................... 39510.6. Piallatura ..................................................... 39510.7. Foratura ....................................................... 39610.8. Alesatura ..................................................... 39710.9. Levigatura .................................................... 39710.10. Piegatura ...................................................... 398

11. LAVORAZIONI ALLE MACCHINE UTENSILI ......... 398

INDICE GENERALE IX

11.1. Tornitura ....................................................... 39811.2. Fresatura ....................................................... 40111.3. Rettificatura .................................................. 404

12. COLLEGAMENTI .................................................. 40412.1. Tipi di collegamenti ....................................... 40412.2. Filettatura ..................................................... 40412.3. Incastri ......................................................... 40512.4. Saldatura ....................................................... 407

13. TRATTAMENTI TERMICI ....................................... 40913.1. Ciclo termico ................................................. 40913.2. Tempra ......................................................... 41013.3. Rinvenimento ................................................ 41013.4. Bonifica ........................................................ 41013.5. Ricottura ....................................................... 41013.6. Normalizzazione ............................................ 41113.7. Cementazione ................................................ 41113.8. Nitrurazione .................................................. 411

14. AUTOMAZIONE .................................................... 41114.1. Macchine a controllo numerico ....................... 41114.2. Centri di lavoro .............................................. 41214.3. Robot ........................................................... 413

14 IMPATTO AMBIENTALE 1. ALTERAZIONE DEI SISTEMI, ORIGINE DEGLI

INQUINANTI ......................................................... 4151.1. Generalità ....................................................... 4151.2. L’inquinamento atmosferico .............................. 4151.3. Inquinamento del suolo e del sottosuolo ............. 4171.4. Inquinamento delle acque ................................. 418

2. BASI NORMATIVE PER LA TUTELA DEL PATRIMONIO AMBIENTALE: VALUTAZIONE DI IMPATTO AMBIENTALE ........................................ 4212.1. La Valutazione di Impatto Ambientale ................ 4212.2. La tutela della qualità dell’aria .......................... 4232.3. Tutela del suolo ............................................... 4242.4. Tutela delle acque ............................................ 424

15 IMPIANTI PER IL TRATTAMENTO E LO SMALTIMENTO DEI RIFIUTI

1. PREMESSA ............................................................ 4271.1. Definizione e classificazione dei rifiuti ............... 4271.2. La scala di priorità dell’Unione Europea ............. 4281.3. Produzione e caratteristiche dei rifiuti urbani ...... 4291.4. Produzione e caratteristiche dei rifiuti speciali e

dei rifiuti pericolosi .......................................... 431 2. GESTIONE INTEGRATA DEI RIFIUTI ..................... 431

2.1. Raccolta differenziata e riciclo .......................... 4312.2. Compostaggio ................................................. 4322.3. Selezione e Trattamento Meccanico Biologico

(TMB) ............................................................ 4352.4. Il combustibile da rifiuto (CDR) e il combustibile

solido secondario (CSS) .................................... 4372.5. Incenerimento .................................................. 4392.6. Discarica ......................................................... 440

APPENDICE 1 – ESEMPI DI PROCEDURA DI GESTIONE DI UN RIFIUTO SPECIALE ..................................... 445

APPENDICE 2 – IL SISTRI ............................................ 45116 ENERGIE RINNOVABILI 1. INTRODUZIONE .................................................... 453

1.1. Richiesta di energia primaria nel mondo ............. 4531.2. Bilancio elettrico italiano .................................. 4531.3. Le energie rinnovabili: dati attuali e potenzialità

di sviluppo ...................................................... 4531.4. I limiti delle energie rinnovabili ......................... 454

1.5. Accumulo dell’energia elettrica ......................... 4541.6. Riserve di energia primaria fossile

accertate e costi ............................................... 4561.7. Costo di produzione dell’energia da

fonti rinnovabili ............................................... 4561.8. Incentivi, contributi e finanziamenti: la

legislazione nazionale e comunitaria .................. 4581.9. Ritorno energetico sull’investimento energetico .. 460

2. SOLARE FOTOVOLTAICO ..................................... 4602.1. Descrizione del fenomeno fisico ........................ 4602.2. Forme e tecnologie costruttive ........................... 4622.3. Descrizione e componenti del sistema ................ 4632.4. Funzionamento in isola e in rete ........................ 4652.5. Dimensionamento ............................................ 4662.6. Aspetti tecnici e normativi per l’installazione ...... 4702.7. Esempio di dimensionamento di un

impianto fotovoltaico da 3 kW .......................... 470 3. ENERGIA IDROELETTRICA .................................. 471

3.1. Descrizione della risorsa idrica .......................... 4713.2. Tecnologie attuali ............................................. 4733.3. Modalità realizzative per impianti idroelettrici .... 4733.4. Aspetti tecnici e normativi ................................ 4763.5. Esempi di impianti mini-idro ............................. 477

4. ENERGIA EOLICA ................................................. 4774.1. Descrizione della risorsa eolica ......................... 4774.2. Calcolo della massima potenza .......................... 4794.3. Tecnologie attuali e forme costruttive ................. 4794.4. Scelta del sito e studio anemologico ................... 4804.5. Studio di fattibilità ........................................... 4804.6. Impatto ambientale ........................................... 4814.7. Esempio di impianto ........................................ 481

5. BIOMASSE ............................................................ 4825.1. Il principio fisico ............................................. 4825.2. Classificazione delle biomasse

per uso energetico ............................................ 4835.3. Calcolo della disponibilità di biomasse ............... 4835.4. Calcolo del potenziale energetico

delle biomasse ................................................. 4835.5. Il potere calorifico ............................................ 4845.6. I processi di conversione energetica ................... 4855.7. Le filiere di conversione energetica .................... 4865.8. Tipologie di impianto e componenti

caratterizzanti .................................................. 4865.9. Dati e caratteristiche delle caldaie e dei generatori

alimentati a biomasse ....................................... 488 6. ENERGIA GEOTERMICA ....................................... 488

6.1. Introduzione .................................................... 4886.2. Le pompe di calore geotermiche ........................ 4896.3. Definizione di EER e COP ................................ 4906.4. Scambiatori geotermici ..................................... 4916.5. Principali componenti ....................................... 4916.6. La progettazione di un impianto geotermico ....... 4926.7. Esempio di calcolo ........................................... 494

7. ALTRE FONTI RINNOVABILI ................................. 4957.1. Energia da maree e moto ondoso ....................... 4957.2. Solare termico ................................................. 4957.3. Solare termodinamico ....................................... 4977.4. Sistemi ibridi ................................................... 498

8. ALLACCIAMENTO ALLA RETE ELETTRICA E MISURA DELL’ENERGIA ....................................... 4988.1. Misura dell’energia elettrica prodotta ................. 499

17 RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA 1. INTRODUZIONE .................................................... 503

X Manuale Cremonese di ELETTRONICA

1.1. Il ruolo del risparmio e dell’efficienza energetica 5031.2. La legislazione europea .................................... 5051.3. La legislazione finanziaria per il risparmio

energetico ....................................................... 5051.4. Titoli di efficienza energetica (TEE) ................... 5101.5. Emission Trading e protocollo di Kyoto ............. 512

2. CONTRATTI DI SERVIZIO ENERGIA E RUOLO DELL’ENERGY MANAGER .................................... 5132.1. Contratto di servizio energia .............................. 5132.2. Ruolo dell’energy manager ............................... 513

3. SISTEMI DI COGENERAZIONE E RECUPERO DEL CALORE ................................................................ 5143.1. Descrizione generale dei sistemi cogenerativi ..... 5143.2. Funzionamento e vantaggi della cogenerazione ... 5143.3. Tipologie impiantistiche di cogenerazione .......... 5153.4. Recupero del calore in energia elettrica .............. 5163.5. Recupero del calore in energia frigorifera ........... 516

4. RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA NEI SISTEMI DI RISCALDAMENTO E CONDIZIONAMENTO DEGLI AMBIENTI ............... 5184.1. Sistemi di riscaldamento e di condizionamento ... 5184.2. I combustibili .................................................. 5194.3. Generatori di energia termica ............................ 5194.4. Elementi radianti/diffondenti ............................. 5234.5. Controllo, regolazione e contabilizzazione .......... 524

5. RISPARMIO ED ETICHETTATURA ENERGETICA DEGLI ELETTRODOMESTICI ................................ 526

6. RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA NELL’ILLUMINAZIONE ........................................ 5276.1. Energia ed efficienza luminosa .......................... 5276.2. Sorgenti di luce tradizionali e a LED .................. 5286.3. La tecnologia LED: principio di funzionamento e

criticità ........................................................... 52818 CERTIFICAZIONE ED

EFFICIENZA ENERGETICA DEGLI EDIFICI 1. INTRODUZIONE .................................................... 533 2. DEFINIZIONI ......................................................... 534

2.1. Definizioni e indirizzi generali .......................... 5342.2. Parametri ed elementi per i calcoli .................... 5352.3. Tipologia di interventi ...................................... 5362.4. Altre definizioni ............................................... 536

3. RENDIMENTO ENERGETICO IN EDILIZIA, AMBITI DI INTERVENTO, FINALITÀ E MODALITÀ OPERATIVE ........................................................... 537

4. CRITERI GENERALI E REQUISITI DELLE PRESTAZIONI ENERGETICHE DEGLI EDIFICI E DEGLI IMPIANTI ................................................... 5374.1. Verifiche ed obblighi previsti sulla base del tipo di

intervento e della categoria dell’edificio ............. 5374.2. Calcolo della trasmittanza termica ..................... 5374.3. Obbligo di integrazione delle fonti rinnovabili .... 552

5. CERTIFICAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI ... 5565.1. Introduzione .................................................... 5565.2. Finalità e campo di applicazione del Sistema

nazionale di certificazione degli edifici .............. 5605.3. Prestazione e classi energetiche degli edifici ....... 5605.4. Metodologie di calcolo ..................................... 5605.5. Ruolo e competenze del Certificatore energetico ... 5615.6. Validità temporale della certificazione energetica 5615.7. Decorrenze applicative ..................................... 5625.8. Norme tecniche di riferimento ........................... 562

6. SOFTWARE DI RIFERIMENTO PER IL CALCOLO ... 563 7. PROCEDURA PER IL CALCOLO SEMPLIFICATO

CERTIFICAZIONE ENERGETICA (DOCET) ............ 564 8. TRASMITTANZA TERMICA COMPONENTI OPACHI

E TRASPARENTI ................................................... 5688.1 Determinazione semplificata della trasmittanza

termica dei componenti opachi in edifici esistenti ..................................................... 568

8.2 Determinazione semplificata della trasmittanza termica dei componenti trasparenti ...................... 570

9. PONTI TERMICI E SCAMBIO TERMICO VERSO AMBIENTI NON CLIMATIZZATI E VERSO IL TERRENO .............................................................. 571

10. DETERMINAZIONE DEI RENDIMENTI DEGLI IMPIANTI .............................................................. 572

ELETTRONICA19 ELETTROTECNICA 1. ELETTROSTATICA ................................................ 579

1.1. Azioni tra cariche elettriche (legge di Coulomb) 5791.2. Campo elettrico ............................................. 5791.3. Linee di forza ................................................ 5791.4. Intensità di campo elettrico ............................. 5791.5. Energia potenziale elettrica.

Potenziale elettrico. Tensione elettrica .............. 5801.6. Teorema di Gauss. Densità superficiale ............ 5821.7. Capacità ........................................................ 5831.8. Condensatore ................................................ 5831.9. Rigidità dielettrica ......................................... 5851.10. Energia immagazzinata da un

condensatore carico ........................................ 585 2. CORRENTI CONTINUE .......................................... 586

2.1. Corrente elettrica e densità di corrente .............. 5862.2. Resistenza e resistività .................................... 5862.3. Conduttanza e conduttività .............................. 5882.4. Legge di Ohm ................................................ 5882.5. Caduta di tensione .......................................... 5882.6. Circuito elettrico ............................................ 5882.7. Convenzioni di segno ..................................... 5882.8. Ordini di grandezza ........................................ 5882.9. Bipoli elettrici ............................................... 5892.10. Tipologie di generatori reali ............................ 5912.11. Circuiti in corrente continua ............................ 5942.12. Carica e scarica del condensatore ..................... 6062.13. Dualità e analogie .......................................... 6082.14. Energia. Potenza. Legge di Joule ..................... 6092.15. Rendimento ................................................... 6092.16. Quadripoli ..................................................... 610

3. CAMPI MAGNETICI E CIRCUITI MAGNETICI ....... 6143.1. Magneti naturali ............................................ 6143.2. Induzione magnetica ...................................... 6153.3. Isteresi magnetica .......................................... 6163.4. Legge della circuitazione di Ampere ................ 6163.5. Applicazione della legge di Ampere al solenoide 6173.6. Flusso del vettore B e teorema di Gauss ............ 6173.7. Flusso del vettore B attraverso una

superficie non chiusa ...................................... 6173.8. Tensione magnetica o forza magnetomotrice ..... 6173.9. Circuiti magnetici .......................................... 6183.10. Legge di Faraday-Neumann. Legge di Lenz ...... 6183.11. Autoinduzione. Legge di Ohm per i circuiti

induttivi in regime variabile ............................ 6193.12. Collegamento in serie e in parallelo di

induttanze ..................................................... 619

INDICE GENERALE XI

3.13. Espressioni del coefficiente di autoinduzione .... 6193.14. Mutua induzione ............................................ 6193.15. Energia connessa con i campi magnetici ........... 6203.16. Espressione del coefficiente di

mutua induzione ............................................ 6213.17. Analogie tra campi magnetici ed elettrici e tra

bipoli induttivi e capacitivi .............................. 6213.18. Forza portante di un elettromagnete ................. 6213.19. F.e.m. indotta in un conduttore di

lunghezza l che si muove in un campo magnetico di induzione B con velocità v ........... 622

3.20. Forza meccanica su un conduttore di lunghezza l immerso in un campo magnetico di induzione B percorso da corrente I .............. 622

3.21. Azioni elettrodinamiche ................................. 6233.22. Correnti di Foucault ....................................... 623

4. SEGNALI E FORME D’ONDA ................................. 6234.1. Generalità ....................................................... 6234.2. Caratteristiche generali dei segnali ..................... 6234.3. Segnali di uso più frequente .............................. 625

5. ANALISI DI CIRCUITI E RETI IN REGIME SINUSOIDALE ...................................................... 6285.1. Generalità ..................................................... 6285.2. Bipoli puramente resistivi ............................... 6285.3. Bipoli puramente induttivi .............................. 6295.4. Bipoli puramente capacitivi ............................ 6305.5. Legge di Ohm per un bipolo passivo

RLC serie ...................................................... 6315.6. Ammettenza .................................................. 6335.7. Criterio generale per la risoluzione dei circuiti e

delle reti in regime sinusoidale ........................ 6355.8. Potenza in regime sinusoidale ......................... 6385.9. Rifasamento .................................................. 6395.10. Potenza complessa. Teorema di Boucherot.

Potenza deformante ........................................ 6405.11. Circuiti risonanti ............................................ 6405.12. Adattamento di carico .................................... 6465.13. Adattamento d’impedenza nei circuiti risonanti

parallelo ........................................................ 646 6. SISTEMI TRIFASE ................................................. 648

6.1. Definizioni ...................................................... 6486.2. Collegamenti caratteristici dei sistemi trifase ...... 6486.3. Rifasamento di carico trifase ............................. 6526.4. Sistemi dissimmetrici ....................................... 6536.5. Considerazioni conclusive ................................ 654

20 MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE 1. ERRORI DI MISURA .............................................. 655

1.1. Generalità ....................................................... 6551.2. La misura delle grandezze fisiche ...................... 6551.3. Sensibilità di una misura ................................... 6561.4. Tipi di errore e valutazione del limite superiore

dell’errore ....................................................... 6561.5. Medie e scarti .................................................. 656

2. STRUMENTI DI MISURA ELETTRONICI ................ 6572.1. Introduzione .................................................... 6572.2. Gli strumenti elettronici per la misura delle

grandezze elettriche .......................................... 6582.3. Le misure di corrente e di tensione in corrente

continua .......................................................... 6582.4. Le misure in corrente alternata .......................... 6592.5. Le misure di forti correnti e di alte tensioni ......... 6602.6. Le misure di impedenza (o di ammettenza) ......... 6622.7. Strumenti misuratori di impedenza .................... 663

3. MISURA DELLA POTENZA IN CORRENTE ALTERNATA A FREQUENZA INDUSTRIALE .......... 6673.1. Definizioni ...................................................... 6673.2. La potenza nel caso di grandezze distorte ........... 6683.3. Gli strumenti di misura della potenza elettrica ..... 6683.4. I wattmetri digitali ........................................... 6693.5. La misura della potenza nei sistemi trifase .......... 669

4. MISURA DELLA POTENZA NEL CAMPO DELLE RADIOFREQUENZE E DELLE MICROONDE .......... 6714.1. Introduzione .................................................... 6714.2. Unità e definizioni ........................................... 6714.3. Metodi per la misura della potenza ..................... 6724.4. La misura della potenza mediante circuiti

integrati particolari ........................................... 675 5. MISURE DI FREQUENZA, PERIODO E FASE .......... 675

5.1. Principio di funzionamento del contatore elettronico ....................................................... 675

5.2. I contatori per la misura della frequenza nel campo delle microonde ..................................... 677

5.3. Precisione delle misure con i contatori numerici ... 6795.4. Alcune applicazioni delle misure di intervalli di

tempo ............................................................. 6815.5. I contatori reciproci .......................................... 682

6. ANALIZZATORE DI SPETTRO E ANALIZZATORE DI RETI ...................................... 6826.1. Introduzione .................................................... 6826.2. L’analizzatore di spettro .................................... 6826.3. Il generatore di inseguimento

(tracking generator) ......................................... 6856.4. Glossario dei termini più comuni riguardanti

l’uso dell’analizzatore di spettro ........................ 6866.5. Applicazioni dell’analizzatore di spettro ............. 6866.6. L’analizzatore di reti ......................................... 6876.7. Confronto fra l’analizzatore di spettro e

l’analizzatore di reti ......................................... 689 7. MISURA DELLA CIFRA DI RUMORE ...................... 689

7.1. Introduzione e definizione ................................. 6897.2. Misura del fattore di rumore o

della cifra di rumore ......................................... 689 8. OSCILLOSCOPIO ANALOGICO E DIGITALE .......... 691

8.1. L’oscilloscopio analogico ................................. 6918.2. L’oscilloscopio digitale ..................................... 6938.3. Le sonde degli oscilloscopi ............................... 695

9. COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA .............. 6959.1. Introduzione .................................................... 6959.2. I segnali di disturbo .......................................... 6969.3. I livelli di disturbo tollerabili ............................. 6969.4. La misura del rumore condotto .......................... 6979.5. Confronto fra i livelli di rumore misurati secondo

normative diverse ............................................. 6989.6. La misura del rumore irradiato .......................... 6989.7. Richiami su alcune grandezze riguardanti le

emissioni per irradiazione ................................. 6999.8. La suscettibilità elettromagnetica ....................... 701

21 MACCHINE ELETTRICHE 1. CLASSIFICAZIONE ............................................... 703 2. MODELLI E ANALISI DELLE MACCHINE

ELETTRICHE ........................................................ 7042.1. Il rendimento ................................................... 7042.2. Le perdite nelle macchine elettriche ................... 7042.3. Comportamento termico ................................... 7072.4. Prove e collaudo delle macchine elettriche .......... 709

3. TRASFORMATORE MONOFASE ............................ 711

XII Manuale Cremonese di ELETTRONICA

3.1. Considerazioni sui flussi magnetici .................. 7113.2. Convenzioni sulle tensioni e sulle potenze. Fase

delle tensioni indotte e delle correnti ................ 7123.3. Equazioni fondamentali in regime sinusoidale .... 7123.4. Funzionamento a carico. Diagramma

vettoriale ....................................................... 7143.5. Funzionamento a vuoto .................................. 7153.6. Funzionamento in corto circuito ...................... 7163.7. Trasformatore ideale ...................................... 7163.8. Perdite e rendimento ...................................... 7183.9. Parallelo dei trasformatori ............................... 7183.10. Trasformatore trifase ...................................... 7223.11. Autotrasformatori .......................................... 7223.12. Trasformatori di misura .................................. 722

4. MACCHINE ASINCRONE ....................................... 7244.1. Campi magnetici rotanti ................................. 7244.2. Campi rotanti trifasi ....................................... 7254.3. Principio di funzionamento del

motore asincrono trifase ................................. 7264.4. Tensioni indotte ............................................. 7274.5. Equazioni fondamentali. Reazione rotorica ....... 7274.6. Funzionamento a vuoto .................................. 7284.7. Funzionamento a carico. Perdite ...................... 7294.8. Rendimento ................................................... 7294.9. Caratteristica meccanica ................................. 7294.10. Avviamento ................................................... 7304.11. Frenatura elettrica .......................................... 7324.12. Motori asincroni monofasi .............................. 7334.13. Generatori asincroni ....................................... 736

5. MACCHINE SINCRONE ......................................... 7385.1. Tensioni indotte ............................................. 7385.2. Circuiti d’indotto trifasi .................................. 7395.3. Funzionamento a vuoto .................................. 7405.4. Effetti della corrente d’indotto ......................... 7415.5. Studio della macchina sincrona ....................... 7425.6. Curve caratteristiche ...................................... 7435.7. Regolazione della tensione degli alternatori in

funzionamento isolato (autonomo) ................... 7435.8. Coppia e potenza ........................................... 7435.9. Parallelo degli alternatori ................................ 7445.10. Motori sincroni .............................................. 746

6. GENERATORI A COLLETTORE IN CORRENTE CONTINUA ........................................................... 7496.1. Generalità ....................................................... 7496.2. Funzionamento a vuoto .................................... 7496.3. Funzionamento a carico .................................... 7496.4. Perdite. Rendimento ......................................... 750

7. MOTORI A COLLETTORE IN CORRENTE CONTINUA ........................................................... 7517.1. Generalità ....................................................... 7517.2. Funzionamento a vuoto .................................... 7527.3. Funzionamento a carico .................................... 7527.4. Rendimento ..................................................... 7537.5. Motori con eccitazione indipendente e in

derivazione ...................................................... 7537.6. Motori con eccitazione in serie .......................... 755

22 MOTORI A COMMUTAZIONE ELETTRONICA 1. GENERALITÀ ........................................................ 761 2. MOTORI A PASSO .................................................. 761

2.1. Introduzione .................................................... 7612.2. I tre tipi di motori a passo .................................. 7622.3. Comportamento del motore a passo e

sue caratteristiche ............................................. 767

2.4. Definizioni delle grandezze e dei parametri caratteristici ..................................................... 772

2.5. Circuiti di pilotaggio ........................................ 7722.6. Conclusioni ..................................................... 776

3. MOTORI IN CORRENTE CONTINUA BRUSHLESS ... 7773.1. Introduzione .................................................... 7773.2. Alcuni particolari costruttivi .............................. 7793.3. Principio di funzionamento del motore brushless

con f.e.m. trapezoidale ...................................... 7793.4. Coppia-velocità ............................................... 7813.5. Conclusioni ..................................................... 782

23 ELETTRONICA DIGITALE 1. SISTEMI DI NUMERAZIONE ................................. 785

1.1. Definizioni ...................................................... 785 2. PORTE LOGICHE ................................................... 785

2.1. Definizioni ...................................................... 7852.2. Logica positiva e negativa ................................. 7862.3. Porte logiche elementari ................................... 7862.4. Porte logiche universali .................................... 7862.5. Porte XOR e XNOR ......................................... 7932.6. Porte logiche speciali ....................................... 7932.7. Gating dei segnali digitali ................................. 7962.8. Alcune sigle di porte logiche in commercio ........ 797

3. ANALISI E SINTESI DEI CIRCUITI COMBINATORI 7973.1. Sintesi di circuiti combinatori ............................ 8013.2. Analisi di circuiti combinatori ........................... 8033.3. Itinerari e livelli ............................................... 804

4. CIRCUITI INTEGRATI COMBINATORI ................... 8064.1. Definizioni .................................................... 8064.2. Codificatore (encoder) .................................... 8064.3. Multiplexer ................................................... 8164.4. Demultiplexer ............................................... 8194.5. Comparatore (magnitude comparator) ............. 8194.6. Generatore/rivelatore di parità (odd/even parity

generator/checker) ......................................... 8214.7. Convertitore di codice .................................... 8224.8. Circuiti aritmetici ........................................... 8234.9. Unità logico-aritmetica (ALU) ........................ 8274.10. Alcune sigle commerciali degli integrati

combinatori ................................................... 828 5. LATCH E FLIP-FLOP .............................................. 829

5.1. Latch SR ....................................................... 8305.2. Il problema della corsa critica (race around) ..... 8335.3. Flip-flop comandati su un fronte di clock .......... 8335.4. Tecnica della commutazione sul fronte

di clock ......................................................... 8335.5. Flip-flop pulse triggered ................................. 8355.6. Flip-flop data lock-out .................................... 8355.7. Flip-flop SR ................................................... 8365.8. Flip-flop D .................................................... 8365.9. Flip-flop JK ................................................... 8365.10. Flip-flop T ..................................................... 8375.11. Ingressi asincroni ........................................... 8375.12. Caratteristiche elettriche e dinamiche ............... 838

6. REGISTRI .............................................................. 8406.1. Classificazione e caratteristiche ......................... 8406.2. Registri a scorrimento (shift register) ................. 8426.3. Registri di memoria .......................................... 850

7. CONTATORI .......................................................... 8527.1. Caratteristiche e classificazione dei contatori ...... 8537.2. Contatori asincroni ........................................... 8547.3. Contatori asincroni con modulo M < 2n .............. 8587.4. Rete di decodifica di un contatore asincrono ....... 862

INDICE GENERALE XIII

7.5. Limiti di funzionamento dei contatori asincroni 8637.6. Contatori sincroni .......................................... 8647.7. Contatori sincroni con M < 2n .......................... 8687.8. Limiti di funzionamento dei contatori sincroni ... 8707.9. Confronto tra contatori sincroni e asincroni ...... 8717.10. Contatori a più decadi ..................................... 8727.11. Contatori come divisori di frequenza ................ 8727.12. Contatori come moltiplicatori di velocità .......... 8737.13. Contatori integrati MSI TTL e CMOS .............. 874

8. MEMORIE ............................................................. 8798.1. Caratteristiche e classificazione delle memorie ... 8798.2. Memorie a lettura e scrittura (RAM) ................ 8808.3. RAM statica .................................................. 8818.4. RAM dinamica .............................................. 8918.5. Confronto tra SRAM e DRAM ........................ 8978.6. MRAM (Magnetoresistive RAM) .................... 8978.7. ROM (Read Only Memory) ............................. 8998.8. ROM a maschera ........................................... 8998.9. ROM programmabili ...................................... 9028.10. Memorie FIFO (First In First Out) .................. 9068.11. Memorie LIFO (Last In First Out) ................... 9068.12. Banco di memoria .......................................... 907

9. DISPOSITIVI LOGICI PROGRAMMABILI ............... 9089.1. Dispositivi logici programmabili (PLD) ............. 9109.2. SPLD (Simple PLD) ........................................ 9139.3. FPGA ............................................................. 9199.4. Confronto tra FPGA e ASIC standard cell ........... 9229.5. HCPLD (High-Capacity Programmable Logic

Device) ........................................................... 9229.6. Confronto tra CPLD e FPGA ............................ 9239.7. ASIC full custom ............................................. 9239.8. ASIC semicustom ............................................ 9249.9. Linguaggi di programmazione ........................... 925

10. TECNOLOGIA DELLE FAMIGLIE LOGICHE INTEGRATE .......................................................... 92710.1. Scale di integrazione degli integrati digitali ..... 92810.2. Caratteristiche delle famiglie logiche .............. 92810.3. Ciclo di vita delle famiglie logiche .................. 93210.4. Sigle degli integrati digitali ............................ 93210.5. Package dei circuiti integrati digitali ............... 93210.6. Famiglia logica TTL ..................................... 93210.7. Famiglia logica CMOS

(Complementary MOS) ................................. 93910.8. Logica CMOS per integrati VLSI ................... 94510.9. Logiche statiche ............................................ 94610.10. Ratioed Logic ............................................... 94610.11. Switch Logic ................................................ 94810.12. Logiche dinamiche ........................................ 94910.13. Famiglia logica BiCMOS .............................. 95210.14. Famiglia logica ECL ..................................... 95610.15. Interfacciamento tra famiglie logiche .............. 960

11. NORME, SIMBOLI GRAFICI E UNITÀ DI MISURA ... 96311.1. Conversione tra sistemi di numerazione ........... 96911.2. Rappresentazione dei numeri relativi nel

sistema binario .............................................. 97111.3. Le quattro operazioni nel sistema binario .......... 97311.4. Somma algebrica con complemento a 1 e

complemento a 2 ............................................ 97412. CODICI BINARI ..................................................... 975

12.1. Definizioni .................................................... 97512.2. Codici numerici ............................................. 97612.3. Codici alfanumerici ........................................ 97712.4. Codici a controllo di errore ............................. 979

13. ALGEBRA DI BOOLE ............................................. 98313.1. Definizioni .................................................... 98313.2. Operazioni booleane elementari ...................... 98313.3. Teoremi, proprietà e regole ............................. 98413.4. Funzioni booleane .......................................... 98413.5. Condizioni non specificate (o di indifferenza) ... 98813.6. Operazioni universali ..................................... 98913.7. Negazione di una funzione .............................. 99013.8. Metodi di minimizzazione di una funzione

booleana ....................................................... 99024 MICROPROCESSORI E MICROCONTROLLORI 1. MICROPROCESSORI E LINGUAGGI DI

PROGRAMMAZIONE ............................................ 9971.1. Parametri e prestazioni ..................................... 9971.2. Architettura dei microprocessori ........................ 9971.3. Linguaggio di programmazione ......................... 10031.4. Tecniche di indirizzamento ............................... 10051.5. Il microprocessore 8086/8088 ........................... 10051.6. Architetture parallele delle CPU ........................ 10191.7. Microprocessori vettoriali ................................. 10231.8. CISC e RISC ................................................... 1024

2. MICROCONTROLLORI .......................................... 10262.1. Il microcontrollore ARM .................................. 10282.2. Il microcontrollore 8051 ................................... 10432.3. Il microcontrollore PIC 16F84A ........................ 1051

3. ARDUINO .............................................................. 10653.1. Caratteristiche della scheda Arduino Uno ......... 10663.2. Input e Output ............................................... 10663.3. Sintassi del linguaggio C per Arduino .............. 10673.4. Alcune informazioni generali sulla

programmazione di Arduino ............................ 10673.5. Struttura di un programma (sketch) .................. 10673.6. Le istruzioni fondamentali .............................. 10683.7. Lettura e scrittura di valori digitali sui pin ........ 10683.8. Lettura di valori analogici sui pin ..................... 10683.9. Uscita analogica (PWM) sui pin digitali

(3, 5, 6, 9, 10, 11) ........................................... 10693.10. Strutture di controllo del flusso del

programma .................................................... 10693.11. Funzioni matematiche e trigonometriche .......... 10713.12. Le functions .................................................. 10713.13. Gli interrupt .................................................. 10723.14. Le librerie ..................................................... 1072

25 AMPLIFICATORI A TRANSISTOR 1. GENERALITÀ ........................................................ 1075 2. DISPOSITIVI ATTIVI DEGLI AMPLIFICATORI ....... 1076

2.1. I circuiti equivalenti dei dispositivi attivi discreti e integrati ........................................................ 1076

2.2. Circuiti equivalenti elettrici ............................... 1076 3. CIRCUITI EQUIVALENTI FISICI ............................ 1078

3.1. Circuito equivalente per i transistor bipolari ........ 10783.2. Il circuito equivalente dei transistor a

effetto di campo ............................................... 1079 4. RETI DI POLARIZZAZIONE .................................. 1080

4.1. Generalità ....................................................... 10804.2. Stabilizzazione del punto di lavoro del BJT ........ 10834.3. Compensazione ............................................... 10854.4. Polarizzazione dei circuiti integrati lineari .......... 10854.5. Polarizzazione del JFET ................................... 1087

5. ANALISI NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA ....... 10895.1. Metodo della funzione di trasferimento .............. 10905.2. Metodo delle costanti di tempo .......................... 1093

XIV Manuale Cremonese di ELETTRONICA

6. REAZIONE NELL’ANALISI E NEL PROGETTO DEGLI AMPLIFICATORI ........................................ 10946.1. Effetti della retroazione .................................... 10956.2. Varie tipologie di reazione negativa ................... 1095

7. ANALISI E LA SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI ......................................................... 10977.1. Analisi semplificata di amplificatori reazionati .... 1097

8. SULLA STABILITÀ DEGLI AMPLIFICATORI REAZIONATI ......................................................... 1104

9. SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI .......................... 11049.1. Generalità ....................................................... 11049.2. Progetto di un amplificatore a due stadi con

transistor bipolari accoppiati direttamente ........... 110410. USO DEI CARICHI ATTIVI NEL PROGETTO DEGLI

AMPLIFICATORI ................................................... 110711. AMPLIFICATORI AD ALTA IMPEDENZA DI

INGRESSO ............................................................ 110812. SINTESI DEGLI AMPLIFICATORI A LARGA

BANDA ................................................................. 111012.1. Connessione con stadio differenziale

in ingresso ..................................................... 111012.2. Connessione cascode ...................................... 111212.3. Altri metodi per ottenere l’allargamento della

banda ............................................................ 111312.4. Amplificatori a larga banda con reazione mista . 1113

13. AMPLIFICATORI SEPARATORI A GUADAGNO UNITARIO (BUFFER) ............................................. 1116

14. AMPLIFICAZIONE DEI SEGNALI DI PICCOLA AMPIEZZA ............................................................ 111814.1. Il fattore di rumore e la cifra di rumore ............. 111814.2. Caratterizzazione dei dispositivi attivi nei

confronti del rumore ....................................... 111814.3. Amplificazione di piccoli segnali nel campo

delle basse frequenze ...................................... 112014.4. Amplificazione dei segnali nel campo delle

radiofrequenze ............................................... 112014.5. Amplificatori a radiofrequenza ad alta dinamica

e basso rumore ............................................... 112226 AMPLIFICATORI OPERAZIONALI 1. AMPLIFICATORE OPERAZIONALE ....................... 1131

1.1. Introduzione .................................................... 11311.2. Amplificatore operazionale ideale ...................... 11311.3. Amplificatore operazionale reale ....................... 11321.4. Configurazioni circuitali di base ........................ 11331.5. Regole per l’analisi semplificata ........................ 11341.6. Comportamento dell’A.O. a frequenze elevate .... 11361.7. Compensazione in frequenza ............................. 11371.8. Compensazione della corrente di polarizzazione e

della tensione di offset ...................................... 11381.9. Comportamento dell’A.O. per grandi segnali ...... 1139

2. APPLICAZIONI LINEARI DEGLI A.O. .................... 11392.1. Amplificatori differenziali .............................. 11392.2. Sommatori .................................................... 11422.3. Convertitore corrente-tensione ........................ 11442.4. Convertitori tensione-corrente ......................... 11452.5. Amplificatori di corrente ................................ 11462.6. Integratore .................................................... 11472.7. Derivatore ..................................................... 11492.8. Amplificatori in corrente alternata ................... 11502.9. Generatori di tensione continua ....................... 11512.10. Generatori di corrente continua ....................... 1152

3. APPLICAZIONI NON LINEARI DELL’A.O. .............. 11533.1. Raddrizzatore di precisione ............................... 1153

3.2. Amplificatore logaritmico ................................. 1154 4. COMPARATORI E LIMITATORI .............................. 1159

4.1. Comparatore .................................................... 11594.2. Rivelatore del passaggio per zero ....................... 11594.3. Trigger di Schmitt ............................................ 11604.4. Limitatori di tensione ....................................... 11604.5. Circuiti integrati comparatori ............................ 1161

5. CONVERTITORI DIGITALE-ANALOGICO E ANALOGICO-DIGITALE ........................................ 11625.1. Convertitori digitale-analogico .......................... 11625.2. Convertitori analogico-digitale .......................... 11635.3. Circuito sample and hold .................................. 11665.4. Parametri significativi ...................................... 1167

27 FILTRI ELETTRONICI 1. RISPOSTA DEI QUADRIPOLI LINEARI .................. 1169 2. FILTRI PASSIVI ..................................................... 1171

2.1. Filtraggio dei segnali ....................................... 11722.2. Filtri RC e RL (1° ordine) .................................. 11742.3. Filtri RLC (2° ordine) ....................................... 11752.4. Filtri di ordine superiore al secondo ................... 1178

3. FILTRI ATTIVI ....................................................... 11783.1. Filtri attivi del 1° ordine .................................. 11803.2. Filtri attivi del 2° ordine .................................. 11813.3. Filtri attivi VCVS .......................................... 11813.4. Filtro VCVS passa basso (a componenti uguali) 11813.5. Filtro VCVS passa alto (a componenti uguali) ... 11833.6. Filtri a reazione multipla passa banda ............... 11843.7. Filtri attivi universali (a variabili di stato) ......... 11853.8. Filtri universali integrati ................................. 11883.9. Filtri attivi di ordine superiore e altre tipologie ... 11893.10. Filtri attivi di ordine superiore ......................... 11893.11. Filtri passa banda a banda larga ...................... 11923.12. Filtri notch a banda larga ................................ 11933.13. Filtri passa banda molto selettivi ...................... 11933.14. Filtri notch selettivi ....................................... 1193

28 OSCILLATORI E GENERATORI DI SEGNALE 1. GENERALITÀ SUGLI OSCILLATORI ..................... 1195

1.1. Le specifiche richieste per gli oscillatori ............. 1195 2. CONDIZIONI DI OSCILLAZIONE ........................... 1195 3. OSCILLATORI SINUSOIDALI A BASSA

FREQUENZA DI TIPO RC ....................................... 11963.1. Oscillatore a ponte di Wien ............................... 11963.2. Oscillatore a T-pontato ..................................... 11983.3. Oscillatore a doppio T ...................................... 11993.4. Oscillatori a sfasamento .................................... 1199

4. OSCILLATORI PER ALTA FREQUENZA .................. 12034.1. Generalità sugli oscillatori a tre punti ................. 12034.2. Oscillatore di Colpitts ....................................... 12044.3. Oscillatore di Armstrong ................................... 12054.4. Oscillatore di Hartley ....................................... 12054.5. Considerazioni pratiche sul progetto degli

oscillatori per alta frequenza ............................. 12074.6. Oscillatori a quarzo .......................................... 12114.7. Oscillatori a conversione ................................... 1214

5. CONSIDERAZIONI SULLA CONDIZIONE D’INNESCO ........................................................... 12155.1. Generalità ....................................................... 12155.2. Controllo automatico di A( jω0) B( jω0) .............. 12155.3. Oscillatori non lineari ....................................... 1215

6. OSCILLATORI PER VHF ........................................ 12176.1. Generalità ....................................................... 12176.2. Progetto di oscillatori a costanti distribuite ......... 1217

INDICE GENERALE XV

6.3. Risuonatori dielettrici ....................................... 1219 7. SINTETIZZATORI DI FREQUENZA ........................ 1220

7.1. Sintesi diretta .................................................. 12207.2. Sintesi indiretta ................................................ 1220

8. GENERATORI DI SEGNALE ................................... 12218.1. Generatore d’onda quadra ................................. 12218.2. Generatore d’onda triangolare ........................... 12238.3. Circuiti integrati temporizzatori ......................... 12248.4. Generazione di impulsi mediante transistor ......... 1228

9. CIRCUITI PER LA FORMAZIONE DEGLI IMPULSI CON COMPONENTI NON LINEARI ........................ 12349.1. Circuiti fissatori (clamping circuits) ................... 12349.2. Il superdiodo ................................................... 12369.3. Circuiti tagliatori o selezionatori

(clipping circuits) ............................................. 12379.4. Taglio con transistor ......................................... 12399.5. Taglio a due livelli indipendenti con transistor .... 1240

29 ELETTRONICA DI POTENZA 1. RADDRIZZATORI .................................................. 1241

1.1. Introduzione .................................................. 12411.2. Classificazione dei raddrizzatori ...................... 12411.3. Definizioni sui diodi raddrizzatori ................... 12421.4. Caratteristiche dei diodi di potenza .................. 12431.5. Raddrizzatore monofase a semionda

su carico ohmico ............................................ 12441.6. Raddrizzatori monofase a onda intera

su carico ohmico e induttivo ............................ 12441.7. Raddrizzatore trifase a semionda

su carico ohmico e induttivo ............................ 12451.8. Raddrizzatore trifase a onda intera

su carico ohmico e induttivo ............................ 12451.9. Raddrizzatore esafase a semionda

su carico ohmico e induttivo ............................ 12451.10. Raddrizzatore trifase a doppia stella

su carico ohmico e induttivo ............................ 12461.11. Raddrizzatore trifase a onda intera stella

triangolo su carico ohmico e induttivo .............. 12461.12. Effetti della reattanza di dispersione dei

trasformatori ................................................. 1246 2. FILTRI ................................................................... 1246

2.1. Generalità ....................................................... 1246 3. ESEMPI DI DIMENSIONAMENTO COMPLETO DI

RADDRIZZATORI .................................................. 12503.1. Raddrizzatore monofase a onda intera con filtro a

ingresso induttivo ............................................. 12503.2. Raddrizzatore monofase a onda intera su carico

capacitivo ........................................................ 1250 4. PROTEZIONI DEI RADDRIZZATORI ...................... 1252

4.1. Protezioni da sovratensione ............................... 12524.2. Protezioni da sovracorrente ............................... 1252

5. RADDRIZZATORI CON FORZE ELETTROMOTRICI NEL CARICO (CARICABATTERIE) ........................ 12525.1. Generalità ....................................................... 12525.2. Caricabatterie con induttore in serie al primario .... 1252

6. CENNI DI DIMENSIONAMENTO DEL TRASFORMATORE DI ALIMENTAZIONE .............. 12546.1. Generalità ....................................................... 12546.2. Esempio di applicazione ................................... 1254

7. STABILIZZATORI DI TENSIONE ............................ 12557.1. Generalità ....................................................... 1255

8. STABILIZZATORI E LIMITATORI DI CORRENTE ........................................................... 12648.1. Generalità ....................................................... 1264

9. MOLTIPLICATORI DI TENSIONE ........................... 12679.1. Generalità ....................................................... 1267

10. GLI SCAMBIATORI DI CALORE PER I SEMICONDUTTORI ............................................... 127010.1. Generalità ..................................................... 1270

11. CONVERTITORI CA/CC A CONTROLLO DI FASE ... 127111.1. Introduzione ................................................. 127111.2. Funzionamento e caratteristiche dei tiristori ..... 127111.3. Convertitori monofase rigenerativi e non

rigenerativi monofase .................................... 127511.4. Circuiti monofase a onda intera ...................... 127611.5. Circuiti trifase a semionda ............................. 127611.6. Caratteristiche del diodo volano nei

convertitori a onda intera ............................... 127911.7. Convertitori monofase a onda intera su carico

con forza controelettromotrice ........................ 128011.8. Convertitore trifase su carico con forza

controelettromotrice ...................................... 128211.9. Filtraggio nei convertitori con tiristori ............. 128211.10. Circuiti di innesco per i convertitori a tiristori .... 128311.11. Convertitori a controllo di fase reazionati ........ 1286

12. CONVERTITORI CA/CA A CONTROLLO DI FASE ... 128712.1. Generalità ..................................................... 128712.2. Cicloconvertitori ............................................ 129012.3. Nuovi tipi di cicloconvertitori ......................... 1293

13. REGOLATORI A COMMUTAZIONE ........................ 129413.1. Generalità .................................................... 129413.2. Tipologie dei regolatori a commutazione ......... 129513.3. Circuiti di controllo per i regolatori a

commutazione .............................................. 129813.4. Regolatori di tipo buck .................................. 130113.5. Regolatori di tipo boost ................................. 130413.6. Regolatori di tipo buck-boost ......................... 130613.7. Il regolatore di Cuk ....................................... 130813.8. Metodi di controllo del PWM ......................... 131213.9. I regolatori a commutazione reazionati ............ 131213.10. Funzioni di trasferimento dei regolatori a

commutazione .............................................. 131513.11. Circuiti di protezione per i regolatori

a commutazione ............................................ 131913.12. Circuiti ausiliari dei regolatori a

commutazione .............................................. 132013.13. Esempi pratici .............................................. 132213.14. Regolatori a tiristori (chopper) ....................... 1323

14. CONVERTITORI CC/CC ......................................... 132614.1. Generalità ..................................................... 132614.2. Convertitore CC/CC flyback ........................... 132814.3. Convertitore CC/CC forward .......................... 133214.4. Convertitori CC/CC in configurazione push-pull 133614.5. Convertitore CC/CC di Cuk ............................ 133614.6. Convertitori CC/CC in configurazione a

mezzo ponte e a ponte .................................... 133714.7. Convertitori CC/CC a uscite multiple ............... 133914.8. Circuiti completi ............................................ 134114.9. Convertitori CC/CC risonanti e quasi risonanti .. 134314.10. Convertitore in classe E .................................. 134814.11. Circuiti ausiliari dei convertitori CC/CC ........... 1351

15. CONVERTITORI CC/CA O INVERTER .................... 135415.1. Generalità ..................................................... 135415.2. Inverter a transistor ........................................ 135415.3. Inverter a ferrorisonanza ................................. 135915.4. Inverter a tiristori ........................................... 135915.5. Inverter a tiristori per alta frequenza ................. 1361

XVI Manuale Cremonese di ELETTRONICA

15.6. Inverter trifase ............................................... 136716. I RIFASATORI ELETTRONICI ................................ 1370

16.1. Generalità ..................................................... 137016.2. Principio di funzionamento dei correttori del

fattore di potenza, PFC ..................................... 137116.3. Dimensionamento dei rifasatori elettronici ....... 1373

17. SISTEMI UPS (GRUPPI DI CONTINUITÀ) ............... 138017.1. Generalità ..................................................... 138017.2. Sistemi UPS in linea ....................................... 138117.3. Sistemi UPS fuori linea .................................. 1382

18. RISCALDAMENTO A RADIOFREQUENZA ............. 138218.1. Generalità ..................................................... 1382

30 DISEGNO ELETTRICO ED ELETTRONICO 1. SEGNI GRAFICI ..................................................... 1389

1.1. Segni grafici secondo le Norme CEI .................. 13891.2. Tracciamento dei segni grafici ........................... 13891.3. Segni grafici per diagrammi di flusso ................. 13891.4. Segni grafici secondo le Norme MIL .................. 13891.5. Segni grafici per impianti pneumatici

e oleoidraulici .................................................. 1389 2. CLASSIFICAZIONE DEGLI SCHEMI ELETTRICI .... 1407 3. REALIZZAZIONE DI SCHEMI ELETTRICI ............. 141031 TECNOLOGIE ELETTRONICHE 1. CRITERI DI PROGETTAZIONE DEI CIRCUITI

ELETTRONICI ....................................................... 14131.1. Introduzione .................................................... 14131.2. Sviluppo del progetto ....................................... 1413

2. RESISTORI ............................................................ 14162.1. Definizioni ...................................................... 14162.2. Tipi di resistori ................................................ 14162.3. Resistori variabili ............................................. 1420

3. RESISTORI NON LINEARI ..................................... 14203.1. Termistori ....................................................... 14203.2. Termistori PTC ................................................ 14233.3. Varistori .......................................................... 14253.4. Fotoresistori .................................................... 1427

4. CONDENSATORI ................................................... 14284.1. Definizioni ...................................................... 14294.2. Condensatori elettrolitici ................................... 14304.3. Condensatori a carta e a carta metallizzata .......... 14304.4. Condensatori a dielettrico plastico ..................... 14304.5. Condensatori ceramici ...................................... 14314.6. Condensatori a mica ......................................... 14314.7. Condensatori con dielettrico gas o vuoto ............ 1432

5. INDUTTORI ........................................................... 14325.1. Induttori in aria non di potenza .......................... 14325.2. Induttori in aria di potenza ................................ 14335.3. Induttori con nucleo ferromagnetico ................... 1434

6. TRASFORMATORI ................................................. 14396.1. Trasformatori di alimentazione .......................... 14396.2. Trasformatori a tensione costante (ferrorisonanza) 14426.3. Trasformatori di bassa frequenza ....................... 14446.4. Trasformatori a larga banda per alta frequenza .... 14466.5. Trasformatore ibrido ........................................ 14486.6. Gli avvolgimenti .............................................. 1449

7. RICHIAMI SUI CIRCUITI MAGNETICI ................... 14507.1. Introduzione .................................................... 14507.2. Ciclo di isteresi ................................................ 14527.3. I materiali magnetici ........................................ 14527.4. Perdite nei materiali magnetici .......................... 14527.5. Definizioni delle grandezze

magnetiche principali ....................................... 1452

8. CIRCUITI STAMPATI ............................................. 14558.1. Generalità ....................................................... 14558.2. Materiali isolanti di supporto ............................. 14558.3. Materiale conduttore ........................................ 14558.4. Fabbricazione dei circuiti stampati ..................... 14558.5. Norme pratiche per la preparazione del master .... 1456

9. RELÈ ..................................................................... 14579.1. Generalità ....................................................... 14579.2. Tipi di relè ....................................................... 14579.3. Relè elettromeccanici ....................................... 14579.4. Parametri dei relè ............................................. 14589.5. Relè termici ..................................................... 14599.6. Relè allo stato solido ........................................ 1459

10. INTERRUTTORI .................................................... 145910.1. Generalità ..................................................... 145910.2. Specifiche degli interruttori ............................. 146110.3. Tipi di interruttori .......................................... 1461

11. CONNETTORI ....................................................... 146211.1. Generalità ..................................................... 146211.2. Connettori per alimentazione .......................... 146411.3. Connettori per bassa frequenza ........................ 146511.4. Connettori per radio frequenza ........................ 146811.5. Connettori per calcolatori ............................... 1469

12. FUSIBILI ............................................................... 146912.1. Generalità ..................................................... 146912.2. Caratteristica I2t di un fusibile ......................... 147012.3. Protezione mediante fusibile ........................... 147212.4. Funzionamento dei fusibili in corrente continua 147312.5. Collocazione di fusibili ................................... 1474

13. DIODI DI POTENZA ............................................... 147413.1. Generalità ..................................................... 147413.2. Caduta di tensione in senso diretto (VF) ............ 147413.3. Caratteristiche potenza-corrente ...................... 147413.4. Capacità di giunzione ..................................... 147413.5. Tempo di recupero inverso .............................. 147513.6. Tempo di recupero in senso diretto ................... 147513.7. Valutazione delle perdite nei diodi veloci .......... 147513.8. Circuiti snubber ............................................. 1476

14. TRANSISTOR DI POTENZA BIPOLARI ................... 147614.1. Generalità ..................................................... 147614.2. Area di sicuro funzionamento .......................... 147614.3. Tempi di commutazione ................................. 147714.4. Valutazione della potenza dissipata .................. 1477

15. TRANSISTOR MOSFET DI POTENZA ...................... 147815.1. Generalità ..................................................... 147815.2. Forme d’onda di commutazione ...................... 147915.3. Valutazione della potenza dissipata .................. 1480

AUTOMAZIONE32 SENSORI E CIRCUITI APPLICATIVI 1. INTRODUZIONE .................................................... 1483

1.1. Parametri tipici dei sensori ................................ 14831.2. Circuiti di amplificazione lineare ....................... 14851.3. Circuiti non lineari ........................................... 14861.4. Circuiti di conversione corrente-tensione ............ 14871.5. Circuiti di conversione tensione-corrente ............ 14881.6. Configurazioni di uscita .................................... 1489

2. SENSORI DI TEMPERATURA ................................. 14902.1. Termocoppie ................................................... 14922.2. Termoresistenze ............................................... 14962.3. Termistori ....................................................... 15022.4. Circuiti integrati ............................................... 1507

INDICE GENERALE XVII

3. SENSORI DI UMIDITÀ ........................................... 15083.1. Generalità ....................................................... 15083.2. Sensori di umidità capacitivi ............................. 15103.3. Sensori di umidità resistivi ................................ 15113.4. Sensori di umidità a conduttività termica ............ 1512

4. SENSORI DI PRESSIONE ....................................... 15124.1. Generalità ....................................................... 15124.2. Sensori di pressione piezoresistivi ..................... 1514

5. SENSORI DI FORZA .............................................. 15165.1. Generalità ....................................................... 15165.2. Estensimetri .................................................... 15165.3. Celle di carico ................................................. 1517

6. SENSORI DI POSIZIONE, VELOCITÀ E ACCELERAZIONE ................................................. 15196.1. Generalità ....................................................... 15196.2. Potenziometri .................................................. 15206.3. LVDT ............................................................. 15226.4. Sensori di posizione magnetostrittivi .................. 15256.5. Encoder .......................................................... 15266.6. Dinamo tachimetriche ...................................... 15306.7. Accelerometri .................................................. 1531

7. SENSORI DI CAMPO MAGNETICO ........................ 15337.1. Generalità ....................................................... 15337.2. Sensori per campi di bassa intensità ................... 15347.3. Sensori per campi di media intensità .................. 15347.4. Sensori per campi di alta intensità ...................... 15367.5. Misure di corrente con sensori magnetici ............ 1540

8. SENSORI DI RADIAZIONE LUMINOSA ................. 15418.1. Generalità ....................................................... 15418.2. Materiali ottici ................................................. 15428.3. Caratterizzazione dei sensori di radiazione

luminosa ......................................................... 15438.4. Sensori di tipo termico ...................................... 15448.5. Sensori di tipo fotonico ..................................... 1544

33 SISTEMI DI ACQUISIZIONE, ELABORAZIONE E DISTRIBUZIONE DATI

1. ELABORAZIONE E CONVERSIONE DEI SEGNALI 15511.1. Segnali analogici e digitali .............................. 15511.2. Conversione analogico/digitale ........................ 15511.3. Conversione digitale/analogica ........................ 15541.4. I codici ......................................................... 15541.5. Convertitori D/A ............................................ 15551.6. Convertitori A/D ............................................ 15601.7. Convertitori tensione/frequenza (VFC) ............. 15741.8. Convertitori frequenza/tensione (FVC) ............. 15771.9. Amplificatore sample & hold (SHA) ................ 15801.10. Multiplexer analogico .................................... 15851.11. Sistema di elaborazione dei segnali digitali ....... 15861.12. Sistema di acquisizione dati ............................ 15891.13. Sistemi di distribuzione dati ............................ 1591

34 SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI E DIGITALI 1. SISTEMI ................................................................ 1593

1.1. Definizioni ...................................................... 15931.2. Variabili .......................................................... 15931.3. Stato e traiettoria .............................................. 15931.4. Rappresentazione schematica ............................ 15941.5. Classificazione ................................................ 1594

2. MODELLI .............................................................. 15942.1. Definizioni ...................................................... 15942.2. Modello matematico ......................................... 15952.3. Schema a blocchi ............................................. 15952.4. Componenti ..................................................... 1596

2.5. Analogie ......................................................... 1596 3. SISTEMI AUTOMATICI .......................................... 1597

3.1. Definizioni ...................................................... 15973.2. Sistemi di controllo .......................................... 15973.3. Sistemi ad anello aperto .................................... 15983.4. Sistemi ad anello chiuso ................................... 1598

4. SISTEMI DI CONTROLLO ANALOGICI .................. 15994.1. Regimi statico e dinamico ................................. 15994.2. Stabilità .......................................................... 15994.3. Retroazione positiva e negativa ......................... 15994.4. Criteri di progetto ............................................ 16004.5. Elementi costitutivi .......................................... 1600

5. ANALISI DEI SISTEMI LINEARI ............................ 16015.1. Tipi di analisi ................................................... 16015.2. Risposta nel dominio del tempo ......................... 16015.3. Trasformata di Laplace applicata allo

studio dei sistemi ............................................. 16035.4. Risposta in frequenza ....................................... 16065.5. Diagrammi di Bode .......................................... 16075.6. Diagrammi di Nyquist ...................................... 1610

6. PROGETTO STATICO ............................................. 16116.1. Parametri di valutazione ................................... 16116.2. Errore statico ................................................... 16116.3. Errori dovuti a disturbi additivi .......................... 16136.4. Errori dovuti a disturbi parametrici .................... 1614

7. PROGETTO DINAMICO ......................................... 16147.1. Parametri di valutazione ................................... 16147.2. Prontezza e fedeltà di risposta ........................... 16147.3. Stabilità .......................................................... 16157.4. Reti correttrici ................................................. 1618

8. REGOLATORI INDUSTRIALI ................................. 16208.1. Caratteristiche generali ..................................... 16208.2. Regolatori P .................................................... 16208.3. Regolatori PI ................................................... 16218.4. Regolatori PD .................................................. 16228.5. Regolatori PID ................................................ 16238.6. Regolatori on / off ............................................. 1624

9. APPLICAZIONI PRATICHE .................................... 16249.1. Controllo di velocità di un motore in continua ..... 16249.2. Controllo della temperatura di un ambiente ......... 16319.3. Controllo di posizione di un motore in continua .... 1636

10. SISTEMI DI CONTROLLO DIGITALI ...................... 163710.1. Concetti introduttivi ....................................... 163710.2. Vantaggi e svantaggi ...................................... 163810.3. Il campionatore ZOH ..................................... 163810.4. Risposta nel dominio del tempo ....................... 163910.5. Risposta in frequenza ..................................... 163910.6. Studio della stabilità ...................................... 164010.7. Errore a regime .............................................. 164010.8. Regolatori industriali ...................................... 1640

35 CONTROLLORI LOGICI PROGRAMMABILI (PLC) 1. CONCETTI INTRODUTTIVI ................................... 1641 2. CARATTERISTICHE .............................................. 1642

2.1. PLC piccoli ..................................................... 16432.2. PLC medio-grandi ............................................ 1643

3. ELEMENTI DI STIMA DI UN SISTEMA DI CONTROLLO ......................................................... 16433.1. Dispositivi di I / O ............................................ 16433.2. Capacità di memoria ........................................ 16433.3. Programmazione .............................................. 16443.4. Periferiche e opzioni ........................................ 1644

4. STRUTTURA ......................................................... 1644 5. FUNZIONAMENTO ................................................ 1645

XVIII Manuale Cremonese di ELETTRONICA

5.1. Modularità ...................................................... 16455.2. Personal computer e PLC .................................. 1649

6. PROGRAMMAZIONE ............................................. 16496.1. Linguaggi ........................................................ 16496.2. Esempi ............................................................ 1651

7. AFFIDABILITÀ, DISPONIBILITÀ E SICUREZZA .... 16557.1. Affidabilità ...................................................... 16557.2. Disponibilità .................................................... 16567.3. Sicurezza ........................................................ 1656

8. PLC SCHNEIDER ................................................... 16568.1. Programmazione .............................................. 1658

9. PLC OMRON .......................................................... 16619.1. Installazione e montaggio ................................. 16619.2. Cablaggio ........................................................ 16619.3. Programmazione .............................................. 16629.4. Compilazione, salvataggio e caricamento ........... 16639.5. Simulazione .................................................... 1664

10. PLC SIMATIC ........................................................ 166410.1. S7-200 .......................................................... 166410.2. S7-300 .......................................................... 166610.3. S7-400 .......................................................... 166710.4. S7-1200 ........................................................ 166810.5. S7-1500 ........................................................ 166810.6. Ambiente di sviluppo STEP 7 Micro/Win ......... 167110.7. Ambiente di sviluppo STEP 7 ......................... 1673

36 AUTOMAZIONE CIVILE. LA DOMOTICA 1. CONCETTI INTRODUTTIVI ................................... 1677 2. CARATTERISTICHE DEI SISTEMI DOMOTICI ....... 1677 3. CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DOMOTICI ........ 1678 4. TOPOLOGIA DELLE RETI ...................................... 1679 5. MEZZI TRASMISSIVI ............................................ 1679

5.1. Sistemi a bus ................................................... 16795.2. Sistemi a onde convogliate ................................ 16805.3. Sistemi senza fili .............................................. 1681

6. STANDARD DOMOTICI ......................................... 1681 7. NORMATIVA ......................................................... 1682 8. CARATTERISTICHE DEGLI IMPIANTI DOMOTICI 1682 9. PRODOTTI COMMERCIALI ................................... 1683

9.1. Sistema MyHome BTicino ................................ 16839.2. Sistema KNX Schneider ................................... 1687

10. APPLICAZIONI DEL PLC ALL’AUTOMAZIONE CIVILE .................................................................. 1689

37 SOFTWARE PER L’AUTOMAZIONE INDUSTRIALE 1. PROGRAMMA LABVIEW ...................................... 1691

1.1. Interfaccia grafica ............................................ 16911.2. Pannello frontale .............................................. 16921.3. Diagramma a blocchi ....................................... 16921.4. Simulazione .................................................... 16931.5. Esempi elementari di programmazione .............. 16931.6. Programmazione avanzata ................................ 16951.7. Funzioni grafiche ............................................ 16961.8. Interfacciamento .............................................. 1697

2. PROGRAMMA MULTISIM ...................................... 16992.1. Realizzazione di un circuito .............................. 16992.2. Prove di simulazione ........................................ 17002.3. Applicazioni ................................................... 1700

TELECOMUNICAZIONI38 RICHIAMI DI NOZIONI FONDAMENTALI 1. DESCRIZIONE DI UNA FORMA D’ONDA

SINUSOIDALE ...................................................... 1705

2. FORMULE UTILI NELLA DESCRIZIONE DI UN SEGNALE SINUSOIDALE TRAMITE VETTORI E NUMERI COMPLESSI .......................... 1705

39 SEGNALI 1. CLASSIFICAZIONE DEI SEGNALI ......................... 1709 2. ANALISI NEL DOMINIO DEL TEMPO E DELLA

FREQUENZA ......................................................... 1709 3. DETERMINAZIONE DELLO SPETTRO E DELLA

BANDA DI UN SEGNALE DETERMINISTICO PERIODICO O MODULATO .................................... 1711

4. PROPRIETÀ UTILI NELLA DETERMINAZIONE DELLO SPETTRO E DELLA BANDA DI UN SEGNALE .............................................................. 17134.1. Traslazione nel tempo di un segnale ................... 17134.2. Traslazione in frequenza dello spettro di

un segnale ....................................................... 17134.3. Traslazione sull’asse delle ampiezze .................. 17144.4. Moltiplicazione di un segnale per una costante .... 17154.5. Somma di segnali ............................................. 1715

40 DECIBEL 1. DEFINIZIONE ........................................................ 1719 2. GUADAGNO E ATTENUAZIONE DI UN

QUADRIPOLO ....................................................... 1720 3. LIVELLI ASSOLUTI DI POTENZA E TENSIONE ..... 1720

3.1. Livello assoluto di potenza: dBm e dBW ............ 17203.2. Livelloassolutoditensione:dBV,dBμV,dBu ..... 17203.3. Calcolo dei livelli di potenza a partire dalla cono-

scenza del valore di tensione e dell’impedenza di carico .............................................................. 1722

4. PASSAGGIO INVERSO ........................................... 1722 5. RAPPORTO S/N ...................................................... 1723 6. BILANCIO DI POTENZA DI UN COLLEGAMENTO

O LINK BUDGET ................................................... 1724 7. FORMULARIO SU ALTRE UNITÀ DI

TRASMISSIONE .................................................... 172641 S/N, RUMORE, DISTORSIONI E INTERFERENZE 1. CALCOLO DEL RAPPORTO S/N .............................. 1729 2. RUMORE ............................................................... 1729

2.1. Definizione, modello di riferimento e tipi di rumore ................................................... 1729

3. RUMORE INTERNO ............................................... 17303.1. Definizioni ...................................................... 17303.2. Rumore termico ............................................... 17313.3. Rumore granulare ............................................ 17323.4. Rumore 1/f ...................................................... 1732

4. CARATTERIZZAZIONE DELLE SORGENTI DI RUMORE .......................................................... 17324.1. Temperatura di rumore ..................................... 17334.2. Rapporto G/T .................................................. 17354.3. Fattore di rumore e figura di rumore ................... 17354.4. Fattore di rumore di una cascata di quadripoli ..... 17354.5. Importanza del fattore di rumore e

della figura di rumore ....................................... 17364.6. Legame tra fattore di rumore e sensibilità

di un ricevitore ................................................ 17364.7. Legame tra fattore di rumore e temperatura di

rumore ............................................................ 17374.8. Tabelle riassuntive ........................................... 1737

5. RUMORE ESTERNO .............................................. 17405.1. Rumore pesato ................................................. 1741

6. DISTORSIONI ........................................................ 17436.1. Condizioni di non distorsione ............................ 1743

INDICE GENERALE XIX

7. TIPI DI DISTORSIONE ........................................... 17447.1. Distorsione da non linearità ............................... 17447.2. Distorsione di ampiezza .................................... 17487.3. Distorsione di fase e di ritardo di gruppo ............ 1748

8. INTERFERENZE .................................................... 174942 PORTANTI FISICI 1. MODELLO DI RIFERIMENTO E FUNZIONI

FONDAMENTALI DI UN SISTEMA DI TRASMISSIONE .................................................... 1751

2. MEZZI TRASMISSIVI ............................................ 1752 3. CLASSIFICAZIONE DEI PORTANTI FISICI ............. 1753 4. COPPIE SIMMETRICHE INTRECCIATE O

TWISTED PAIR ...................................................... 17544.1. Diafonia o crosstalk ......................................... 1756

5. CAVI COASSIALI ................................................... 17565.1. Fattore di velocità e velocità di propagazione ...... 17575.2. Attenuazione ................................................... 1757

6. TEORIA DELLE LINEE DI TRASMISSIONE ............ 17586.1. Modello elettrico .............................................. 17586.2. Impedenza caratteristica e adattamento ............... 17586.3. Propagazione su linea adattata ........................... 17596.4. Comportamento di una linea disadattata ............. 17596.5. Parametri per la valutazione del

disadattamento ................................................. 17616.6. Adattamentodicarichiresistivicontroncoλ/4 .... 17626.7. Comportamento reattivo delle linee di

trasmissione .................................................... 17626.8. Diagramma di Smith (Smith chart) .................... 17636.9. Adattamento di carichi complessi ...................... 1765

43 FIBRE OTTICHE 1. SEGNALE OTTICO ................................................ 1769 2. STRUTTURA DI UNA FIBRA OTTICA .................... 1770 3. CLASSIFICAZIONE E STANDARDIZZAZIONE

DELLE FIBRE OTTICHE ........................................ 17713.1. Attenuazione di una fibra ottica e finestre di

trasmissione .................................................... 17713.2. Standardizzazione delle fibre ottiche .................. 17723.3. Cavi ottici ....................................................... 1773

4. SISTEMI DI TRASMISSIONE SU FIBRA OTTICA .... 17744.1. Trasmettitori e ricevitori ottici ........................... 17744.2. Connettori e giunti ........................................... 17744.3. Sorgenti ottiche ................................................ 17764.4. Fotorivelatori ................................................... 1776

5. DISPERSIONI CAUSATE DA UNA FIBRA OTTICA ... 17765.1. Dispersione modale .......................................... 17775.2. Dispersione cromatica ...................................... 17785.3. Fenomeni non lineari: PMD e FWM .................. 1779

6. BANDA E CAPACITÀ TRASMISSIVA DI UNA FIBRA OTTICA ...................................................... 17796.1. Prodotto banda-distanza .................................... 17796.2. Banda modale (modal bandwith) ....................... 17806.3. Banda in presenza di dispersione cromatica ........ 1781

7. DIMENSIONAMENTO DI UN SISTEMA DI TRASMISSIONE SU FIBRA OTTICA ....................... 17817.1. Bilancio di potenza o link budget ....................... 17817.2. Dispersione totale e banda di un sistema di

trasmissione su fibre ottiche .............................. 1782 8. APPLICAZIONI ED EVOLUZIONE DEI SISTEMI SU

FIBRE OTTICHE .................................................... 17828.1. Amplificatori ottici ........................................... 17838.2. Trasmissione solitonica .................................... 17838.3. Sistemi WDM .................................................. 1784

44 PORTANTE RADIO 1. CARATTERISTICHE FONDAMENTALI DELLE

ONDE ELETTROMAGNETICHE ............................. 17871.1. Definizioni ...................................................... 17871.2. Propagazione nello spazio libero ....................... 17881.3. Propagazione delle radioonde e loro

classificazione ................................................. 17901.4. Propagazione per onda diretta o in visibilità

ottica (line of sight) .......................................... 17921.5. Fading ............................................................ 17951.6. Propagazione per onda spaziale (sky wave) ......... 17961.7. Assorbimento .................................................. 1797

2. ANTENNE ............................................................. 17982.1. Caratteristiche fondamentali di un sistema

d’antenna ........................................................ 17992.2. Caratterizzazione delle antenne riceventi ............ 1802

3. PRINCIPALI TIPI DI ANTENNE .............................. 18033.1. Antenne omnidirezionali ................................... 18033.2. Antenna ground plane ...................................... 18053.3. Antenne caricate .............................................. 18063.4. Dipolo ripiegato (folded dipole) ......................... 1806

4. ANTENNE DIRETTIVE UNIDIREZIONALI ............. 18064.1. Antenna Yagi ................................................... 18074.2. Antenne collineari e a cortina ............................ 18084.3. Antenne a parabola .......................................... 18084.4. Connettori e adattatori per antenne ..................... 1810

5. ANTENNE MIMO (MULTIPLE IN MULTIPLE OUT) ... 1810 6. ATTENUAZIONE DI UN COLLEGAMENTO RADIO 1811

6.1. Attenuazione dello spazio libero ........................ 1812 7. BILANCIO DI POTENZA (LINK BUDGET) DI UN

COLLEGAMENTO RADIO ..................................... 181345 TECNICHE DI MODULAZIONE ANALOGICHE 1. MODELLO DI RIFERIMENTO PER LA

TRASMISSIONE IN ALTA FREQUENZA DI UN SEGNALE ANALOGICO ................................... 1817

2. TRASMISSIONI RADIO A MODULAZIONE DI AMPIEZZA ............................................................ 18182.1. Modulazione di ampiezza (AM) ........................ 18182.2. Trasmettitori AM ............................................. 18222.3. Metodi per generare la modulazione AM ............ 1823

3. RICEVITORI RADIO SUPERETERODINA ............... 18243.1. Frequenza immagine ........................................ 18263.2. Tipi di demodulazione ...................................... 18263.3. Demodulazione di un segnale modulato AM

tramite il rivelatore di inviluppo ........................ 1826 4. ALTRI TIPI DI MODULAZIONE DI AMPIEZZA ....... 1828

4.1. Modulazione DSB-SC ...................................... 18284.2. Modulazione SSB ............................................ 18284.3. Modulatori DSB-SC e SSB ............................... 18304.4. Demodulatori DSB-SC e SSB ........................... 18314.5. Modulazione VSB ............................................ 1832

5. MODULAZIONE DI FREQUENZA .......................... 18325.1. Modulatori FM ................................................ 18345.2. Trasmettitori FM .............................................. 18365.3. Demodulazione di un segnale FM ...................... 18375.4. Circuiti di pre-enfasi e de-enfasi ........................ 1839

6. MODULAZIONE DI FASE ....................................... 1840 7. PRESTAZIONI DELLE MODULAZIONI AM E FM IN

PRESENZA DI RUMORE ........................................ 184046 DIGITALIZZAZIONE DEI SEGNALI ANALOGICI 1. VANTAGGI DELLE TECNICHE DIGITALI ............... 1843 2. DIGITALIZZAZIONE DI SEGNALI ANALOGICI ..... 1843

XX Manuale Cremonese di ELETTRONICA

2.1. Classificazione e tipi di CODEC ........................ 18452.2. Qualità di riproduzione e Mean Opinion Score .... 1845

3. CODIFICA PCM (PULSE CODE MODULATION) ...... 18473.1. Campionamento e ricostruzione del segnale

analogico ........................................................ 18483.2. Codifica (A/D), decodifica (D/A) e quantizzazione

uniforme del segnale campionato ....................... 18493.3. Compressione e quantizzazione non uniforme ..... 1850

4. DIGITAL SIGNAL PROCESSING ............................ 18524.1. Discrete Fourier Transform e

Fast Fourier Transform ..................................... 1854 5. TECNICHE DI MULTIPLAZIONE ........................... 1855

5.1. Multiplazione FDM, Frequency Division Multiplexing .................................................... 1856

5.2. Multiplazione TDM, Time Division Multiplexing .................................................... 1857

47 CARATTERISTICHE GENERALI DEI SISTEMI DIGITALI E DATI

1. MODELLO DI RIFERIMENTO ................................ 1863 2. ELEMENTI DI TEORIA DELL’INFORMAZIONE ...... 1863

2.1. Definizioni ...................................................... 1863 3. CAPACITÀ DI CANALE ......................................... 1865

3.1. Capacità di un canale in presenza di rumore bianco .................................................... 1866

3.2. Legame tra bit rate e velocità di modulazione ...... 1866 4. CODIFICA DI CANALE PER LA PROTEZIONE

CONTRO GLI ERRORI ........................................... 18694.1. Codici a blocco per la rivelazione degli errori ..... 18694.2. Correzione degli errori per ritrasmissione ........... 18714.3. Correzione diretta degli errori (FEC) .................. 1872

5. NOZIONI FONDAMENTALI DI TRASMISSIONE DATI ........................................... 18745.1. Tipi di trasmissione .......................................... 1876

48 TECNICHE DI TRASMISSIONE PER SEGNALI DIGITALI

1. TRASMISSIONE DI SEGNALI DIGITALI IN BANDA BASE ........................................................ 18791.1. Modello di riferimento ..................................... 18791.2. Codici binari ................................................... 18801.3. Codici pseudoternari AMI, MLT-3, HDB-3 ......... 18801.4. Codici mB-nB ................................................. 18801.5. Codici multilivello ........................................... 18841.6. Rigenerazione .................................................. 18851.7. Jitter ............................................................... 18861.8. Interferenza intersimbolica ................................ 18861.9. Diagramma a occhio ........................................ 1887

2. TECNICHE DI MODULAZIONE PER SISTEMI DIGITALI .............................................................. 18882.1. Caratteristiche generali delle

modulazioni digitali ....................................... 18882.2. Classificazione delle modulazioni digitali ......... 18902.3. Modulazioni di ampiezza ASK e OOK ............. 18902.4. Modulazioni di fase M-PSK ............................ 18902.5. Modulazione M-QAM e M-APSK ................... 18902.6. Modulatore I-Q .............................................. 18962.7. Modulazioni di frequenza ............................... 18962.8. Determinazione della probabilità d’errore ......... 18962.9. Ponti radio digitali ......................................... 19002.10. Collegamenti via satellite ................................ 1902

3. TECNICHE DI TRASMISSIONE SPREAD SPECTRUM ........................................................... 19043.1. Direct sequence spread spectrum ....................... 19053.2. Frequency hopping spread spectrum .................. 1906

4. TECNICHE DI TRASMISSIONE PER SISTEMI A LARGA BANDA ..................................................... 19064.1. OFDM ............................................................ 1906

INDICE ANALITICO ......................................... 1909

NOTE PER LA CONSULTAZIONE DEL VOLUME

In ciascun capitolo i riferimenti di figure, tabelle, formule ed esempi sono numerati in ordine crescente e sempre preceduti dal numero del capitolo (per es. tab. 42.5, fig. 37.2)I rimandi ad altri capitoli sono preceduti dal simbolo § e riportano il numero del capitolo in grassetto. (§ 48.1.4)

1012 ELETTRONICA

incremento e decremento:• LOOP, loop se CX non è 0;• LOOPE LOOPY, loop se CX non è uguale a 0 e ZF = 1;• LOOPNY LOOPNE, loop se CX non è uguale a 0 e ZF = 0;• DEC, decremento;• INC, incremento.

1.5.23 Istruzioni di test, confronto e saltoA questa categoria appartengono quelle istruzioni di test sui bit e di salto condizionato e non. Alcune istruzioni sono di aritmetica e logica virtuale; per esempio il confronto (CMP) è una sottrazione senza conservazione del risultato. Alcuni esempi di istruzioni di questo tipo sono:• CMP, confronto;• JA JNBE, salto se superiore;• JAE JNB, salto se superiore o uguale;• JC, salto se il riporto è 1;• JCXY, salto se il registro CX è 0;• TEST, test (confronto logico).

1.5.24 Istruzioni di shift, rotate e carryLe istruzioni di shift, rotate e carry consentono la moltipli-cazione e la divisione per potenze di 2 facendo scorrere i da-ti contenuti nell’accumulatore. I bit spostati con operazio-ne logica all’interno di una locazione di memoria assumo-no lo stato zero. Uno spostamento aritmetico di un bit ver-so destra opera una divisione per 2 del dato, viceversa uno spostamento aritmetico di un bit verso sinistra equivale a una moltiplicazione per 2. Ecco alcuni esempi di istruzioni:• CLC, azzeramento del riporto;• RCL, rotazione a sinistra attraverso il riporto;• RCR, rotazione a destra attraverso il riporto;• ROL, rotazione a sinistra;• ROR, rotazione a destra;• SAR, shift aritmetico a destra;• SAL, shift aritmetico a sinistra.

1.5.25 Istruzioni di chiamata e ritornoL’istruzione di chiamata CALL serve ad attivare una subrou-tine salvando nello stack i dati necessari che permetteran-no in seguito di rientrare con una RET nel programma prin-cipale.

1.5.26 Istruzioni di controllo della CPUA questo gruppo appartengono quelle istruzioni che con-sentono il controllo del funzionamento della CPU quando lavora singolarmente o in collaborazione con altri proces-sori. Le istruzioni di controllo del microprocessore com-prendono:• ESC, abbandona;• HLT, alt;• NOP, nessuna operazione;• WAIT, attesa.

1.5.27 Istruzioni di interruptIn questo gruppo troviamo le istruzioni per la gestione de-gli interrupt, in particolare si segnala l’istruzione INT che

può provocare degli interrupt software. Vediamo alcuni esempi:• CLI, azzeramento del flag di abilitazione delle interruzio-

ni;• INT, interruzione;• INTO, interruzione per overflow;• IRET, ritorno dall’interruzione;• STI, set del flag di abilitazione delle interruzioni.

1.5.28 Gestione delle interruzioniLa CPU 8086/8088 può riconoscere fino a un massimo di 256 tipi di interruzioni che possono essere così classificate:• interruzioni hardware esterne;• interruzioni interne;• interruzioni software.

Le interruzioni hardware esterne giungono al microproces-sore tramite le tre linee NMI (interruzione non mascherabi-le), INTR (interruzione mascherabile) e RESET. Una richie-sta di interruzione avanzata sulla linea NMI non può essere ignorata e pertanto, alla fine dell’istruzione in corso di ese-cuzione, il microprocessore esegue i seguenti passi:• salva nell’area stack i flag di stato;• azzera IF (flag di abilitazione delle interruzioni masche-

rabili), ciò produce la disabilitazione dell’ingresso INTR;• resetta il flag di trappola TF e quindi non può lavorare in

modo single step;• salva nell’area stack i contenuti dei registri CS e IP;• pone nel registro IP il dato contenuto nella memoria

all’indirizzo 08H;• pone nel registro CS il dato contenuto nella memoria

all’indirizzo 0AH;• genera l’indirizzo (a 20 bit) di partenza della routine di

servizio usando i contenuti dei registri CS e IP.

Gli indirizzi 08H e 0AH fanno parte di una tabella di indi-rizzi dedicata alla gestione degli interrupts. La tabella occu-pa i primi 1024 byte della memoria di sistema dall’indirizzo 000H a 3FFH. L’8086/8088 può così gestire in totale 256 tipi di interruzioni, ognuna individuata da un’etichetta da 0 a 255 che rappresenta un indice decrescente del livello di priori-tà e quindi anche di esecuzione dell’istruzione stessa. Se du-rante l’esecuzione di una routine di servizio di un interrupt il microprocessore riceve un’ulteriore richiesta, verifica imme-diatamente il livello di priorità di quest’ultima, se è di livel-lo superiore la soddisfa, se invece è di livello inferiore la ma-schera. Ad ogni tipo di interruzione sono dedicati 4 byte del-la memoria: i due byte con indirizzi più bassi sono riservati al registro IP i due byte con indirizzi più alti sono invece dedi-cati al registro CS. Infatti, nel caso di interrupt non masche-rabile esaminato precedentemente, le celle di memoria 08H e 09H contengono il dato di IP mentre 0AH e 0BH quello di CS.

In tab. 24.6 è riportata la tabella dei vettori delle interru-zioni dell’8086/8088. I puntatori (o vettori di interruzione) da 0 a 4 sono dedicati alle interruzioni interne e a NMI, da 5 a 31 sono riservati a eventuali nuovi integrati dell’Intel, da 32 a 255 sono disponibili per l’utente.

Una richiesta di interruzione proveniente dall’esterno

26. AmplificAtori operAzionAli 1141

Per questo circuito si ha:

VR RR R

V Vop= −( )2

1 3

2 1

e quindi, come richiesto, una variazione lineare del guada-gno con Rp.

Per quanto riguarda la resistenza d’ingresso differenzia-le (cioè vista tra i due terminali d’ingresso), per tutti i circu-iti visti (fig. 26.8 ÷ 26.22) si ha (poiché Vn = Vp, fig. 26.26):

V2 − V1 = R1 iin + 0 + R1 iin

R V Vi

Rinin

=−

=2 11

2

Se l’amplificatore differenziale deve avere un guadagno elevato, R1 dovrà essere di valore relativamente piccolo; di conseguenza anche la resistenza d’ingresso risulterà di bas-so valore. Questo costituisce un notevole inconveniente di questo circuito.

Figura 26.26 Resistenza d’ingresso dell’amplificatore differenziale.

2.1.2 Amplificatore differenziale con due A.O.Un amplificatore differenziale con impedenza d’ingresso elevata può essere realizzato con l’impiego di due A.O.; lo schema di questa realizzazione è quello di fig. 26.27.

Anche questo circuito può essere facilmente analizzato facendo ricorso al principio di sovrapposizione degli effet-ti. Infatti, per V1 = 0 si ha che Vx = 0 e quindi il circuito si ri-duce a un amplificatore non invertente, mentre per V2 = 0 si hanno due stadi in cascata, costituiti da un amplificato-re non invertente ed un amplificatore invertente. Si ottie-ne quindi:

perV V RRVo1

2

1

20 1= → ′ = +

perV V RR

Vx21

2

10 1= → = +

( )

perV'' RRV R

RVo x= − = − +

2

1

1

2

11

e, infine:

V V V'' RR

V Vo o o= ′ + = +

−1 1

2

2 1( )

Figura 26.27 Amplificatore differenziale a elevata impedenza d’in-gresso.

L’impedenza d’ingresso è molto elevata, idealmente in-finita.

Il circuito di fig. 26.27 può essere modificato come in fig. 26.28 per ottenere un guadagno regolabile tramite Rp. Infatti in questo caso la tensione di uscita risulta uguale a:

V RR

RR

V Vop

= + +

−( )1 22

1

2

2 1

Un inconveniente dell’amplificatore differenziale con due A.O. è costituito dal fatto che i due segnali d’ingresso so-no trattati in modo asimmetrico; infatti, mentre il segna-le V2 incontra un solo A.O., il segnale V1 viene trattato da due A.O. in cascata. Questo è causa di un diverso tempo di ritardo sui due segnali, e, a frequenze elevate, la compo-nente di modo comune dei due segnali non viene più cor-rettamente cancellata; si ha quindi un peggioramento del CMRR all’aumentare della frequenza.

Figura 26.28 Amplificatore differenziale con elevata impedenza d’ingresso e guadagno regolabile.

2.1.3 Amplificatore differenziale con tre A.O.Il circuito più utilizzato per la realizzazione di amplificato-ri differenziali è quello illustrato in fig. 26.29. Questo sche-ma presenta, infatti, oltre a una perfetta simmetria tra i due ingressi, il vantaggio di un’elevata impedenza d’ingresso, di poter regolare il guadagno in modo molto semplice, e di poter ottenere guadagni elevati senza utilizzare alti va-lori di resistenza.

Il circuito può essere considerato come composto da due stadi, il primo costituito dagli A.O. A1 e A2; il secondo sta-dio, costituito dall’A.O. A3, è un amplificatore differenziale di tipo già illustrato. Per il secondo stadio si ha:

V RRV Vo y x= −( )2

1

27. Filtri elettronici 1175

Filtro passa basso RL:

f RLt = =

⋅⋅ ⋅

=−2

3 3 10

2 5 10105

3

3π π,

kHz

Filtro passa basso RC:

fRCt = =

⋅ ⋅ ⋅=−

1

2

1

2 5600 47 10604

9π πHz

Esempio 3Progettare un filtro passa basso del primo ordine con fre-quenza di taglio ft = 3400 Hz.

SoluzioneSi sceglie la configurazione passa basso RC rappresenta-ta in tab. 27.3.

Si deve individuare una coppia di valori di R e C tali che:

fRCt

p= = =ω2

1

23400

π πHz

per cui è possibile fissare a piacere il valore di uno dei due componenti e calcolare l’altro; si fissa per esempio C = 10 nF e si ricava R:

RCft

= =⋅ ⋅ ⋅

=−

1

2

1

2 10 10 34004681

9π πΩ

che si può approssimare col valore commerciale R = 4,7 kΩ.

2.3. Filtri RLC (2° ordine)Nella tab. 27.4 sono raffigurati gli schemi di tre filtri del 2° ordine RLC, di cui si scrivono le funzioni di trasferimento espresse in forma canonica, ricavate con la formula del par-titore di tensione; le espressioni dei parametri ω0, A0 e ξ si ottengono mediante il confronto con le forme canoniche ri-portate nella tab. 27.1:

• Filtro passa basso RLC:

G s LCs R

LsLC

( ) =+ +

1

12

A0 = 1

ω0

1=LC

ξ =R C

L2

(27.11)

• Filtro passa alto RLC:

G s s

s RLsLC

( ) =+ +

2

2 1 A0 = 1

ω0

1=LC

ξ =R C

L2

(27.12)

• Filtro passa banda RLC:

vi vovi vovi

L

5 mH

voL

12 mHvi voR

1,8 kΩ

C

2,2 μF

R

47 kΩ

R

5,6 kΩC

47 nFR

3,3 kΩ

Figura 27.9 Filtri relativi all'esempio 2

Tabella 27.4 Filtri passivi del secondo ordine RLC; i diagrammi di Bode si riferiscono al caso di poli complessi coniugati (ξ < 1).

Filtri RLC Bode-modulo

Passa basso vi voC

R L |G|dB

ω

ω0

−40 dB/dec

Passa alto vi vo

R C

L

|G|dB

ω

ω0

+40 dB/dec

Passa banda

R

C vovi L

|G|dB

ω

ω0

−20 dB/dec

+20 dB/dec

1483

32SENSORI E CIRCUITI APPLICATIVI

MARCO BARONCELLI • Rev. PAOLO GUIDI

1. INTRODUZIONESi definisce trasduttore un dispositivo fisico progettato per trasformare grandezze appartenenti a un sistema energeti-co in grandezze equivalenti appartenenti a un diverso siste-ma energetico. Il trasduttore, operante con una grandezza in ingresso nel dominio fisico di interesse e una grandezza di uscita nel dominio fisico dell’unità di controllo, prende il nome specifico di sensore; nel caso complementare il tra-sduttore viene definito attuatore.

Vengono di seguito esposte le caratteristiche e le tipolo-gie applicative dei sensori la cui grandezza in uscita è spe-cificatamente un segnale di tipo elettrico.

1.1. Parametri tipici dei sensoriLe principali caratteristiche fornite dai costruttori per iden-tificare un generico sensore sono le seguenti.• Caratteristica ingresso/uscita. È costituita dalla rela-

zione matematica esistente tra la grandezza d’uscita (U)

e quella d’ingresso (I). La caratteristica si dice lineare quando si ha una variazione della grandezza d’uscita di-rettamente proporzionale a quella d’ingresso. In generale la caratteristica ingresso/uscita sarà di tipo non lineare o potrà essere considerata lineare solo per un ristretto cam-po di valori (fig. 32.1).

• Linearità. È il parametro del sensore che evidenzia la deviazione della caratteristica reale ingresso/uscita dal-la caratteristica ideale lineare. In base a come si sceglie l’equazione della retta possono essere definite diverse espressioni per l’errore di linearità; la scelta più comune è quella della retta che approssima meglio la caratteristi-ca del sensore nel senso dei minimi quadrati (fig. 32.2). L’errore di linearità è definito allora come

ε% max= ⋅∆UU

FS

100

doveΔUmax è lo scostamento massimo della grandezza di uscita rispetto alla retta di riferimento e UFS è l’intero

Figura 32.1 Caratteristiche I/O di sensori.

Figura 32.2 Linearità secondo il metodo dei minimi quadrati.

1792 TELECOMUNICAZIONI

Poiché a seconda della loro frequanza la propagazione del-le onde e.m. è influenzata in modo diverso dalla compo-sizione dell’atmosfera, è possibile suddividere la propa-gazione delle onde e.m. nelle cinque categorie indicate in tab. 44.6 e fig. 44.2. Le comunicazioni via satellite rientra-no nella categoria delle comunicazioni per onda diretta, con il satellite che funge da ripetitore.

1.4. Propagazione per onda diretta o in visibilità ottica (line of sight)

La propagazione delle onde radio in un ambiente reale è influenzata da numerosi fattori, quali la composizione del mezzo (l’aria) in cui avviene la propagazione e la presen-za di ostacoli posti sul cammino delle onde elettromagneti-che. Le caratteristiche della propagazione variano, quindi, a seconda dell’ambiente e della lunghezza d’onda delle on-de e.m. In un ambiente reale i principali fenomeni che pos-sono interviene sono i seguenti:• assorbimento;• riflessione delle onde e.m. da parte del suolo, di ostacoli,

di superfici metalliche;• rifrazione delle onde e.m. quando esse attraversano mez-

zi dielettrici aventi differenti caratteristiche;• diffrazione causata dal terreno e da ostacoli.

La propagazione per onda diretta, o propagazione in vi-sibilità ottica (Line Of Sight, LOS), è quella più comune-mente sfruttata nei moderni sistemi di comunicazione via radio, in quanto essi operano a frequenze elevate (bande VHF/UHF/SHF). L’atmosfera presenta un indice di rifra-zione che varia in dipendenza della sua composizione. Nel-lo spazio libero i percorsi seguiti sarebbero rettilinei, men-tre nell’atmosfera essi risentono della disomogeneità del mezzo, che causa rifrazione, e sono soggetti a fenomeni di riflessione, diffrazione e assorbimento, che causano ulte-

riori perdite. Tali fenomeni avvengono essenzialmente nel-la troposfera in quanto la stratosfera e la ionosfera a queste frequenze si possono considerare sostanzialmente simili al-lo spazio libero.

1.4.1 DefinizioniAtmosfera standard. È un modello che approssima il comportamento medio dell’atmosfera nelle regioni tempe-rate, in cui l’indice di rifrazione diminuisce uniformemen-te al crescere dell’altezza dal suolo e può essere calcola-to come:

n p

TeT

= ⋅ + ⋅ ⋅77 6 3 73 105

2, , (44.4)

dove:• T = temperatura in K;• p = pressione atmosferica totale (in hPa);• e = pressione parziale dovuta al vapore acqueo (in hPa).

Rifrattività N. Poiché l’indice di rifrazione ha valori molto vicini all’unità (tipicamente 1,00035) e sue varia-zioni dell’ordine della parte per milione possono incidere sulla propagazione delle microonde, dall’indice di rifra-zione si ricava un parametro noto come rifrattività dell’a-ria e definito in termini di parti per milione oltre l’uni-tà, cioè:

N = (n − 1) · 106 (44.5)

Gradiente della rifrattività G. Il gradiente della rifrattivi-tà dell’aria è definito come:

G = dN/dh (44.6)

1.4.2 Percorso seguito nell’atmosfera standardNell’atmosfera standard la rifrattività dell’aria diminui-sce linearmente con l’altezza e il suo gradiente è costan-

Tabella 44.6 Tipi di propagazione delle onde e.m.

Tipo di propagazione Banda Caratteristiche

Onda di superficie o onda terrestre

VLF/LF/MF Viaggia a contatto con il suolo e segue la superficie terrestreDeve essere polarizzata verticalmenteL’attenuazione cresce con la frequanza f per via dell’assorbimento da parte del suolo

Onda spaziale o onda di cielo o onda ionosferica

HF A f inferiori ai 30 MHz la ionosfera può riflettere le onde e.m. e consen-tire la comunicazione a lunga distanza

Onda diretta o in visibilità ottica (Line Of Sight, LOS)

VHF/UHF/SHF A f molto alte un’onda e.m. è approssimabile a un raggio che viaggia direttamente dall’antenna trasmittente all’antenna ricevente; nella tro-posfera segue un percorso incurvato

Onda riflessa VHF/UHF/SHF Il suolo e/o eventuali ostacoli presenti determinano delle riflessioni che possono creare dei percorsi indiretti (non in visibilità ottica) tramite cui un’onda e.m. può giungere al ricevitore

Scattering troposferico UHF/SHF A f elevate le disomogeneità della troposfera possono causare una dif-fusione in più direzione delle onde e.m. che può essere sfruttata per rea-lizzare ponti radio a grande distanza (ponti radio tropo-scattering).

INDICE ANALITICO 1947

Trasformati, legni, 390Trasformatore/i– a larga banda– – del tipo a linea di trasmissio-

ne, 1448– – di tipo normale, 1446– – per alta frequenza, 1446– a tensione costante (ferrorisonan-

za), 1442– – caratteristiche e principio di

funzionamento, 1442– – criteri di progetto dei tra-

sformatori a tensione costan-te, 1443

– avvolgimenti, 1449– di alimentazione, 1439– – dimensionamento degli avvol-

gimenti, 1441– – dimensionamento del nu-

cleo, 1440– – induttanza dispersa, 1442– – verifica dell’innalzamento di

temperatura, 1446– di bassa frequenza, 1444– di corrente, 723– – errore d’angolo, 723– – errore di corrente, 723– – errore di rapporto, 723– – rapporto di trasformazione no-

minale, 723– di misura, 722– di tensione, 723– – errore d’angolo, 723– – errore di rapporto, 723– – errore di tensione, 723– – rapporto di trasformazione no-

minale, 723– ibrido, 1448– ideale, 716– monofase, 711– – corrente magnetizzante, 713– – equazioni fondamentali in regi-

me sinusoidale, 712– – funzionamento a carico, 714– – funzionamento a vuoto, 715– – funzionamento in corto circu-

ito, 716– – in parallelo, 718– – perdite e rendimento, 718– – rapporto di trasformazione a

vuoto, 715– – rapporto spire, 715– non lineare, 712– stella-triangolo di capacità, 606– triangolo-stella di capacità, 606– trifase, 722Trasformazione/i– allotropiche dei metalli, 409– ciclica, 137– di beni, 316– – materiale, 316– – spaziale, 316– termodinamiche, 131– – adiabatiche, 132, 137– – irreversibili, 131– – isobare, 132, 134– – isocore, 134– – isoterme, 132– – quasi-statiche, 131– reversibile, 131– stella-triangolo, 604, 637– – di resistenze, 605

– triangolo-stella, 604, 637– – di resistenze, 605Traslazione di un segnale, in fre-quenza dello spettro, 1713

Trasmissione dei dati con sistemi digitali, 1874, 1876

– nozioni fondamentali, 1874– parallela, 1876– seriale, 1876– – asincrona, 1876– – sincrona, 1877Trasmissione del calore, 136– per conduzione, 136– per convezione, 136– per irraggiamento, 136– – corpo nero, 137– – legge di Stefan-Boltzmann, 136– – potere emissivo specifico, 136– termica totale, 707Trasmissione di segnali digitali,

1879-1908– collegamenti via satellite, 1902– in banda base, 1879– – codici di interfaccia, 1879– – codici di linea, 1879– – – binari, 1881– – – multilivello, 1881– – – pseudoternari, 1881– – diagramma a occhio (eye

diagram o eye pattern), 1887– – interferenza intersimboli-

ca, 1887– – jitter, 1886– – modello di riferimento, 1879– – rigenerazione, 1885– – – intermedia, 1885– – – terminale, 1885– ponti radio digitali, 1900– sistemi a larga banda, 1906– – Orthogonal Frequency Division

Multiplexing, 1906– tecniche direct sequence spread

spectrum, 1905– – fattore di espansione (spreading

factor), 1905– tecniche frequency hooping spread

spectrum, 1906– – sequenza di hooping, 1906– tecniche spread spectrum, 1904– – de-spreading, 1905– – guadagno di processo

(processing gain), 1905– – spreading, 1904Trasmittanza termica, 535, 568– calcolo della, 537– in regime periodico, 551– in regime stazionario, 537– periodica, 535Trattamento– meccanico biologico (TMB), 435– termico, 409– – ciclo termico, 409– – fase di permanenza, 409– – fase di raffreddamento, 409– – fase di riscaldamento, 409TRAU (Transcoding and Rate

Adaption Unit), 1847Travi, 390Triangolo di Tartaglia, 85Trifase, sistemi, 648Trigger di Schmitt, 1159– ciclo di Voltage gain, 1132

– convertitore sinusoide-onda qua-dra, 1160

– invertente, 1635Trigonometria piana, 18– archi associati, 21– dei seni, 19– del coseno, 19– delle proiezioni, 19– formule di addizione, 20– formule di duplicazione e bise-

zione, 21– formule parametriche, 21– funzioni trigonometriche, 20– identità trigonometriche, 19– valori delle funzioni trigonometri-

che per archi particolari, 22Troncatrice, 395Tronco λ/4, 1762Troposfera, 129Troposfera, 1790Truciolabilità, 377, 390Truciolari, legni, 390True Single Phase Clock (TSPC),

952Truschino, 394TSPC (True Single Phase Clock), 952TTL (Transistor Transistor Logic), 932– Advanced Low-power Schottky

(ALS), 935, 952– Advanced Schottky (AS), 935, 937– con stadio di uscita a open

collector, 938– Fairchild Advanced Schottky

(FAST), 937– Fast, 935– Low-power Schottky (LS), 935, 937– resistenza di pull-up, 938– Schottky (S), 936– sottofamiglie, 935– Standard (STD), 935, 936TUA (Testo Unico Ambientale), 415Tubo/i, 384– fotomoltiplicatori (PMT,

PhotoMultiplier Tube), 1544– Venturi, 129Tungsteno, 388Turbina/e– a gas, 515– a vapore, 516– eoliche, 478, 479– idrauliche, 471– – distributore, 473– – girante, 473Turbolenza, 129Tutela: – del suolo, 424; – della qualità dell’aria, 423; – delle ac-que, 424; – misure di, 337

Twistatura, 1754

UUAC (User Account Control), 218UB (Upper Byte), 891Ubuntu 12.04, 222Ubuntu one, 224UHF (Ultra High Frequency), 1790ULSI (Ultra Large Scale of

Integration), 928Ultra Large Scale of Integration (ULSI), 928

UMB (Ultra Mobile Broadband), 1908

Umidità: – assoluta, 1508; – rela-tiva, 1509

UMLAL (Unsigned MultiplyAccumulate Long), 1037

UMULL (Unsigned Multiply Long), 1037

UNI (Ente nazionale italiano), 963UNICODE, 206Unità– di disegno, 296– di massa atomica, 159– di misura, 99-110, 965– – grandezze derivate, 99– – grandezze fisiche, 100-106– – – chimiche, 106– – – elettrotecniche ed elettroni-

che, 104– – – geometriche e meccani-

che, 101– – – illuminotecniche, 106– – – termotecniche, 105– – grandezze fondamentali, 99– – multipli e sottomultipli, 100– – – fattore di moltiplicazione, 100– – – prefisso, 100– – – simbolo, 100– – sistema internazionale (SI), 99– – tabelle di conversione, 107-110– – – capacità, 107– – – carico per unità di lunghezza,

tensione superficiale, 109– – – lavoro, calore, energia, 108– – – lunghezze, 107– – – massa volumica, 108– – – massa, 108– – – momento quadratico di super-

ficie, 107– – – momento quadratico di vo-

lume, 107– – – peso forza, 108– – – potenza, 109– – – pressioni, carico unitario,

109, 110– – – superfici, 107– – – temperatura, 109– – – velocità, 108– – – volume per unità di mas-

sa, 110– – – volumi, momento statico di

area, momento quadratico di linea, modulo di resisten-za, 107

– logico-aritmetica (ALU), 827– produttiva, 332Unpinned Sandwich GMR, 1539Up/down counter, 852UPIC (User Programmable Integrated

Circuit), 910Upper Byte (UB), 891Urto: – anelastico, 125; – centrale,

125; – elastico, 125; – problemi di, 125; – totalmente anelastico, 125

USB flash drive (pen drive), 210User Programmable Integrated Circuit (UPIC), 910

U-SSB (Upper-SSB), 1830Utile: – dell’impresa, 322; – lordo,

323; – netto, 322, 323Utilità, 315– marginale, 316– ponderata, 316UV Erasable PAL, 917

Nella collana dei Manuali Cremonese Zanichelli: Elettronica, Meccanica, Elettrotecnica, Informatica e Telecomunicazioni, Geometra

Consentito durante la prova di esame, indispensabile per la preparazione!

La nuova edizione del Manuale Cremonese di Elettronica è stata profondamen-te rivista e aggiornata per rispondere alle esigenze didattiche dei Nuovi Istituti Tecnici, in particolare per l’indirizzo di Elettronica ed Elettrotecnica nell’articola-zione Elettronica.

In un solo volume ora sono raccolte le discipline propedeutiche (che affronta-no argomenti che dovrebbero essere già acquisiti, ma che si è ritenuto utile ripro-porre nelle linee essenziali per consentire sempre allo studente una loro agevole consultazione) e la trattazione specialistica (elettronica, nozioni di elettrotecni-ca, di macchine elettriche ma anche automazione e telecomunicazioni).

Un manuale completo che accompagna lo studente durante lo studio e all’e-same, ma che è di efficace consultazione anche per il professionista affermato: si spazia da discipline fondamentali quali la fisica e la matematica a specifici ap-profondimenti (statistica, matematica finanziaria) sino ad argomenti di stringente attualità, come la piattaforma Arduino, l’impatto ambientale, i rifiuti, la qualità e la sicurezza nei luoghi di lavoro.

MAN CREMONESE*ELETTRONICA 4ED(CR)

ISBN 978-88-08-15793-5

9 788808 1579355 6 7 8 9 0 1 2 3 (26M)

Pantone 130C Pantone 485C NERO 15793MCElettronica

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Quarta edizione

Per i Nuovi Tecnici a indirizzo Elettronica ed Elettrotecnica

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