Appunti di Elettronica

Segnali elettrici

1.1 Definizione di segnale e caratterizzazione

Si dice segnale una grandezza fisica variabile nel tempo in grado di trasportare informazioni. Oggetto di studio saranno i segnali elettrici, che sono costituiti da tensioni e correnti elettriche che si propagano in un conduttore.

Un segnale può essere costante nel tempo (rosso) oppure variabile nel tempo (blu).

Un segnale è alternato quando assume sia valori positivi che negativi nel tempo.

Un segnale è periodico se si ripete a intervalli di tempo regolari T.

Se s(t) è l'espressione analitica del segnale allora s(t) è periodico quando: s(t+T) = s(t).

1.2 Segnali sinusoidali

Lo studio dei segnali sinusoidali è importante per lo studio delle reti elettriche perché la risposta della rete a un segnale variabile qualsiasi può essere ottenuto conoscendo la sua risposta alle componenti di Fourier che lo costituiscono.

L'espressione di un segnale sinusoidale è: ( ) =

Il segnale rappresentato in figura è in

ritardo rispetto alla funzione coseno, perciò la sua fase è negativa.

L'ampiezza di un segnale periodico può essere caratterizzata mediante il suo valore picco-picco o il suo valore efficace:

A = ∫ ( )

Per una grandezza sinusoidale:

A = √

1.3 Componenti e dispositivi elettronici

Bipoli: elementi a due terminali

Bipoli passivi: resistore, capacitore, induttore, diodo

Bipoli attivi: generatore di tensione, generatore di corrente

Quadrupoli: elementi a quattro terminali

Il comportamento elettrico di un dipolo è determinato dalla relazione tra la d.d.p. presente tra i suoi terminali e la corrente che lo attraversa: V = ZI

Z è detta impedenza e nel caso di bipoli lineari ha le espressioni a sinistra.

L'operatore inverso dell'impedenza è detto ammettenza Y: I = YV

2.4 Circuito LC:

Si trova una divergenza in corrispondenza di causa dell'assenza di un elemento dissipativo.

Ciò avviene a

2.5 Circuito LCR serie:

Grafico alla Bode:

Quando la reattanza capacitiva compensa

quella induttiva |A| = 1.

In scala logaritmica f1 ed f2 sono simmetriche rispetto a f0.

Per f = 0, l'induttore è in cortocircuito, quindi si comporta come un CR passa alto.

Per f tendente a infinito, il condensatore è in cortocircuito, quindi di comporta come un LR passa basso.

Calcoliamo la larghezza di banda:

Introduciamo il fattore di merito

Diagramma alla Nyquist:

Viene percorsa tutta la circonferenza.

2.6 Circuito LCR parallelo:

In questo caso è più semplice ragionare sulle ammettenze, così che diventa un circuito serie.

4. Linee di trasmissione

4.1 Linee di trasmissione

Le linee di trasmissione sono dispositivi che trasportano segnali ed energia elettrica.

I cavi coassiali sono utilizzati nei circuiti elettrici. Il loro effetto è trascurabile quando la lunghezza della linea non eccede il 10% della lunghezza del segnale che in essa si propaga.

Consideriamo una linea bifilare lunga. Ci chiediamo se esiste un circuito equivalente alla linea costituito da un numero

finito di compone