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ElettronicaGeneratori di forme d’onda

Andrea Mola

I.T.I.S. Cartesio

10 maggio 2014

Andrea Mola (I.T.I.S. Cartesio) Elettronica 10 maggio 2014 1 / 18

Indice

1 IntroduzioneA cosa servonoTipi di onda

2 Onda RettangolareMultivibratore Astabile con OP-AMP

3 Onda ImpulsivaMultivibratore Monostabile con OP-AMP

4 Onda SinusoidaleOscillatore a Ponte di WienOscillatore a Sfasamento


Introduzione A cosa servono

A cosa servono

Sono tutti quei circuiti elettronici con amplificatori operazionali in gradodi generare sull’uscita segnali con forme d’onda diversa, quali:

ONDA QUADRA (DC = 50%);ONDA RETTANGOLARE DC 6= 50%);ONDA IMPULSIVA (con ∆t breve);ONDA TRIANGOLARE E DENTE DI SEGA;ONDA SINUSOIDALE.



A cosa servono


ONDA QUADRA (DC = 50%);

ONDA RETTANGOLARE DC 6= 50%);ONDA IMPULSIVA (con ∆t breve);ONDA TRIANGOLARE E DENTE DI SEGA;ONDA SINUSOIDALE.



A cosa servono


ONDA QUADRA (DC = 50%);ONDA RETTANGOLARE DC 6= 50%);

ONDA IMPULSIVA (con ∆t breve);ONDA TRIANGOLARE E DENTE DI SEGA;ONDA SINUSOIDALE.



A cosa servono


ONDA QUADRA (DC = 50%);ONDA RETTANGOLARE DC 6= 50%);ONDA IMPULSIVA (con ∆t breve);

ONDA TRIANGOLARE E DENTE DI SEGA;ONDA SINUSOIDALE.



A cosa servono


ONDA QUADRA (DC = 50%);ONDA RETTANGOLARE DC 6= 50%);ONDA IMPULSIVA (con ∆t breve);ONDA TRIANGOLARE E DENTE DI SEGA;

ONDA SINUSOIDALE.



A cosa servono


ONDA QUADRA (DC = 50%);ONDA RETTANGOLARE DC 6= 50%);ONDA IMPULSIVA (con ∆t breve);ONDA TRIANGOLARE E DENTE DI SEGA;ONDA SINUSOIDALE.


Introduzione Tipi di onda

Onda quadra, rettangolare e impulsiva

I circuiti per per realizzare queste onde si chiamano multivibratori e sipossono realizzare sia con amplificatore operazionale (OP-AMP), checon un integrato dedicato (NE555).(In questa slide tratteremo solo quelli con OP-AMP)

Nel dettaglio:Multivibratore Astabile: Onda quadra e rettangolare;Multivibratore Monostabile: Onda impulsiva.



Onda triangolare e dente di sega

Per realizzare queste onde, invece si utilizzano in retroazione uncomparatore con isteresi con un integratore invertente.



Onda sinusoidale

I circuiti in questo caso si chiamano oscillatori.Noi andremo ad analizzarne due, chiamati:

Oscillatore a sfasamento;Oscillatore a ponte di Wien.


Indice

1 IntroduzioneA cosa servonoTipi di onda

2 Onda RettangolareMultivibratore Astabile con OP-AMP

3 Onda ImpulsivaMultivibratore Monostabile con OP-AMP

4 Onda SinusoidaleOscillatore a Ponte di WienOscillatore a Sfasamento


Onda Rettangolare Multivibratore Astabile con OP-AMP

Multivibratore Astabile con OP-AMP


Onda Rettangolare Multivibratore Astabile con OP-AMP

Multivibratore Astabile con OP-AMP

É un circuito retroazionato poisitivamente, che ha due stati entrambiinstabili che si ripetono periodicamente senza la necessitá di comandiesterni.

Nell’istante in cui viene connessa l’alimentazione, il circuito si portaspontaneamente in uno dei suoi due stati, ma con la retroazionepositiva (crea instabilità) dopo un tempo prefissato porta il circuito adassumere l’altro stato, e poi di nuovo il primo e cosí via periodicamentegenerando una oscillazione periodica.


Onda Impulsiva Multivibratore Monostabile con OP-AMP

Multivibratore Monostabile con OP-AMP

Alto Basso


Onda Impulsiva Multivibratore Monostabile con OP-AMP

Multivibratore Monostabile con OP-AMP

É un circuito retroazionato positivamente che presenta sempre unostato stabile ed uno stato instabile.

In assenza di comandi esterni il valore assunto dall’uscita Voutcorrisponde allo stato stabile del circuito, che può essere costante alivello alto oppure a livello basso.

Quando si applica l’opportunua sollecitazione all’ingresso Vin, ilmonostabile passa dallo stato stabile a quello instabile per un certointervallo di tempo, dopo il quale ritorna allo stato stabile.

La durata di tale intervallo dipende dal tempo di carica e scarica delcondensatore C, e quindi dipende dalla sua capacità.


Onda Sinusoidale

Oscillatore

Si definisce oscillatore un circuito con amplificatore operazionale eretroazione poisitiva di tipo RC (da cui deriva l’instabilitá), in grado difornire in uscita un segnale sinusoidale di frequenza f0 costante odeterminata.Dove A é un blocco amplficatore e H é il blocco di retroazione positiva.


Onda Sinusoidale

Condizioni di Barkahusen

1 |AH| = 12 ∠AH = 0 + 2kπ

Queste condizioni devono essere verificate per garantire ilmantenimento dell’oscillazione d’uscita alla frequenza f0 desiderata.


Onda Sinusoidale Oscillatore a Ponte di Wien

Oscillatore a Ponte di Wien

Circuito

Blocco AOP-AMP non invertente

A =Vout

Vp= 1 +

R2

R1

Blocco H(jω)Quadripolo resistivo-capacitivo

H(jω) =jωRC

1− ω2R2C2 + 3jωRC


Onda Sinusoidale Oscillatore a Ponte di Wien

Oscillatore a Ponte di Wien

Gudagno d’anello AH(jω)

AH(jω) =

(1 +

R2

R1

)jωRC

1− ω2R2C2 + 3jωRC

|AH(jω)| =√

(ReAH(jω))2 + j(ImAH(jω))2

=

(1 +

R2

R1

)ωRC√

(1− ω2R2C2)2 + (3jωRC)2

∠AH(jω) = arctg[

(ImAH(jω))

ReAH(jω))

]= 0 +

π

2− arctg

[3ωRC

1− ω2R2C2

]Andrea Mola (I.T.I.S. Cartesio) Elettronica 10 maggio 2014 15 / 18

Onda Sinusoidale Oscillatore a Sfasamento

Oscillatore a Sfasamento

Circuito

Blocco AOP-AMP invertente

A =Vout

Vp= −R1

R

Blocco H(jω)H(jω) =

− jω3R3C3

1−6ω2R2C2+jωRC(5−ω2R2C2)



Oscillatore a Sfasamento

Gudagno d’anello AH(jω)

AH(jω) = −R1

R

[− jω3R3C3

1− 6ω2R2C2 + jωRC(5− ω2R2C2)

]=

jω3R2C3R1

1− 6ω2R2C2 + jωRC(5− ω2R2C2)

|AH(jω)| =ω3R2C3R1√

(1− 6ω2R2C2)2 + ω2R2C2(5− ω2R2C2)2

∠AH =π

2− arctg

ωRC(5− ω2R2C2)

1− 6ω2R2C2



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