Quadripoli Un quadripolo è una rete elettrica comunque complessa nella quale si individuano una coppia di terminali in ingresso ed una coppia di terminali.

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Transcript Quadripoli Un quadripolo è una rete elettrica comunque complessa nella quale si individuano una coppia di terminali in ingresso ed una coppia di terminali.

Quadripoli

Un quadripolo è una rete elettrica comunque complessa nella quale si individuano una coppia di terminali in ingresso ed una coppia di terminali in uscita

Classifica dei quadripoli

• Quadripoli attivi: se il rapporto tra la potenza in uscita e quella in ingresso è>1 • Quadripoli passivi: se il rapporto tra la potenza in uscita e quella in ingresso è<1

Esempi di quadripoli

• Generatori dipendenti o comandati sono quei generatori il cui valore di tensione o corrente dipende dal valore di tensione o corrente presente in un’altra parte del circuito.

• • • • Si distinguono in : Generatore di tensione comandato in tensione Generatore di tensione comandato in corrente Generatore di corrente comandato in tensione Generatore di corrente comandato in corrente I parametri di ciascuno sono nell’ordine, i seguenti:

m

V

0

V i

,

r

V

0

I i

,

g

I V i

0 ,

b

I

0

I i

• Amplificatori • • • Si distinguono in: Amplificatori di tensione Amplificatori di corrente Amplificatori di potenza A seconda dei casi, le caratteristiche sono:

A v

V

0

V i A i

I

0

I i A p

P

0

P i

Tali grandezze sono dette anche guadagno e, possono essere espresse in decibel come:

A v

 20 log  

V

0

V i

 

A i

 20 log  

I

0

I i

 

A p

 10 log  

P

0

P i

 

Caratteristiche di un amplificatore

• Guadagno • Resistenza di ingresso • Resistenza di uscita • Banda passante

La resistenza di ingresso è la resistenza equivalente ai terminali di ingresso La resistenza di uscita è quella interna del generatore La banda passante è l’intervallo di frequenza del segnale ed ha come estremi la frequenza minima e quella massima

Casi ideali

• Amplificatore di tensione • Amplificatore di corrente

Per ridurre al minimo la c.d.t interna alla sorgente deve essere

R (sorgente) << R (interna) R (interna) = ∞

Per evitare che la corrente vari in relazione alla resistenza interna

R (sorgente) >>R (interna) R (interna) =0

Analogamente in uscita per ridurre al minimo la c.d.t. deve essere

R (uscita) << R (carico) R (uscita) =0

Per evitare che la corrente vari in relazione al carico

R (uscita) >>R (carico) R (uscita) = ∞

Schemi a blocchi Un sistema comunque complesso viene rappresentato trami schemi a blocchi. Di ciascun blocco sono importanti le grandezze in ingresso e le grandezze in uscita.

La relazione tra le grandezze in uscita e quelle in ingresso è detta funzione di trasferimento f.d.t u(t) i(t)

Topologia degli schemi a blocchi Blocchi in cascata i 1 (t) o 2 (t) o 1 (t) =i 2 (t) Blocchi in parallelo o 1 (t) ± o 2 (t) o(t)=o 1 (t)+ o 2 (t)

Sistemi ad anello chiuso e retroazione • Il controllo automatico di un sistema viene fatto tramite un circuito capace di autocompensarsi → sistemi ad anello chiuso (closed loop) o a retroazione (feedbak) i(t) + Sistema ad anello chiuso con retroazione negativa e(t) o(t) G f(t) H

Guadagno di un sistema con retroazione negativa

A f

o

(

t

)

i

(

t

)

e

(

t

) 

i

(

t

) 

o

(

t

) 

Ge

(

t

)

f

(

t

) 

i

(

t

) 

o

(

t

)

H o

(

t

) 

Gi

(

t

) 

GHo

(

t

) 

o

(

t

)( 1 

GH

) 

Gi

(

t

) 

A f

G

1 

GH

Caratteristiche degli amplificatori a retroazione negativa

1.

Maggiore stabilità del guadagno 2. Minore distorsione 3. Variazioni della resistenza in ingresso e in uscita 4. Riduzione degli effetti dei disturbi 5. Allargamento della banda passante

v s Collegamento in cascata di quadripoli z s v i z i1 z i2 z i3 v 01 z 01 v 02 z 02 z 03 v 0 z L

A v

(

s

)  

V

01

V

02 *

V

02

V

01 *

V

0

V

02 

A v

1 (

s

) *

A v

2 (

s

) *

A v

3 (

s

)

A v

(

s

) 

V

01

V

02

dB

V

02

V

01

dB

V

0

V

02

dB

A v

1   (

s

) *

A v

2 (

s

) *

A v

3   (

s

)

Impedenze tipiche di un quadripolo

• Impedenza iterativa È quella impedenza che, se collegata a una coppia di terminali del doppio bipolo, determina una impedenza uguale vista dall’altra coppia di terminali

V i

Z i I i V

0 

Z L I

0

Z i

Z L

V

0

V i I

0

I i Z iT

1

Z iT

1

Z iT

2

Z iT

2

Esempio • Calcolare l’impedenza iterativa del seguente quadripolo Z 1 Z 1 Z 2 Si suppone di porre in uscita al quadripolo una impedenza Zit1 e si impone che ai morsetti di ingresso si veda ancora lo stesso valore

Z iT

1 

Z

1 

Z

2 || (

Z

1 

Z iT

1 ) 

Z iT

1  2

Z

1

Z

2 

Z

1 2

• Impedenze immagini Si distinguono in impedenze di ingresso ed impedenze di uscita. Si indicano: Z ai , l’impedenza vista in uscita quando l’ingresso è aperto Z ci, l’impedenza vista in uscita quando l’ingresso è cortocircuitato Z ai , l’impedenza vista in ingresso quando l’uscita è aperta Z co, l’impedenza vista in ingresso quando l’uscita è cortocircuitata Z S Z L

Z i

1 

Z i

2 

Z ai Z ci Z ao Z co

Es. impedenza immagine

Z 1 Z 3 Z 4

Z ai Z ci Z ao Z co

   

Z

1

Z

1

Z

1

Z

2  

Z

2

Z

4  

Z

Z

3 3 

Z

3  (

Z

3 || (

Z

1 || 

Z

2 )

Z

4 )  Z 2

Impedenza caratteristica e quadripoli adattati • Se Z i1 = Z i2 il quadripolo si dice adattato e, l’impedenza è detta caratteristica • In genere, un quadripolo simmetrico è un quadripolo adattato • Lo studio di tali quadripoli è utile per le linee di trasmissione dei segnali

Adattamento di impedenza

• Un generatore con impedenza interna puramente resistiva e carico puramente resistivo, determina sul carico un massimo trasferimento di potenza. Oppure, si dimostra che R s =R L e Z s =Z L * . Se ciò non avviene, tra il carico il generatore si pone una rete adattatrice .

Z s Z L V s

P eff

R L

2

I eff

 (

R s

R L

)

R

2

L V eff

2  (

X s

X L

) 2 Se si pone X s =-X L Se si pone ancora Rs=R L

P eff

 (

R s

2

V eff

R L

) 2

P eff

V

2

eff

4

R

• Reti a L X 1 Reti adattatrici di impedenza X 2 X 2 X 1 R s >R L R s

X

1  

R s X

2  

R s R L

R L R L

(

R s

R L

)

X

1  

R L X

2  

R L R s

R s R s

(

R L

R s

)

C1 L2

Esempi di reti ad L

L2 C1 L1 C2 C2 L1

• Reti a T Reti adattatrici di impedenza Z 1 Z 1 Z 2

X

1

X

2   

X

2 

R s R L