Appunti teorici di Costruzioni elettroniche

COMPONENTI E ELEMENTI PARASSITI:

I componenti che costituiscono i circuiti elettrici reali non risultano caratterizzati dal solo parametro

principale, ma presentano delle proprietà resistive e reattive che prendono il nome di parametri

parassiti che determinano uno scostamento dal circuito ideale.

Questi elementi parassiti sono:

- resistenza dei collegamenti

- induttanza di un collegamento

- mutua induttanza tra i collegamenti

- capacità di un collegamento verso massa

- mutua capacità tra due collegamenti

Gli effetti dovuti ai parassiti (quali: l’induttanza di un collegamento, la capacità di un collegamento

verso massa, la mutua capacità tra due collegamenti e la mutua induttanza tra i collegamenti) non

solo sono sempre presenti in un circuito reale ma dipendono anche dalla geometria, della

realizzazione fisica e dalle condizioni di funzionamento del circuito.

La resistenza parassita è la normale resistenza elettrica associata al conduttore di collegamento.

L’induttanza parassita modellizza i fenomeni secondari dovuti alla formazione di un campo

magnetico generato da un conduttore percorso da corrente. Poiché il campo magnetico non è

confinato possono generarsi che effetti di mutua induttanza tra i collegamenti diversi all’interno del

circuito.

La capacità parassita modellizza gli effetti secondari di campo elettrico generato da cariche

elettriche affiancate, andando ad inserire delle capacità al collegamento e massa (capacità

propria) o tra due fili di collegamento (capacità mutuo).

In generale le capacità di accoppiamento mutuo danno problemi quando si accoppiano ad oggi del

circuito protestanti o pilotati da generatori ad alta impedenza.

Parlando di sistemi digitali, i fenomeni legati alla presenza di capacità mutue di accoppiamento tra

conduttori diversi sono pericolosi a livello di connettori e di terminazioni.

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PROGETTAZIONE DIGITALE E REGOLA DEL 5%:

La progettazione digitale in alta frequenza, al contrario di quella a bassa frequenza, pone

l’attenzione sul comportamento dei componenti passivi presenti in un circuito quali: collegamenti,

PCB, etc.

Questi elementi influenzano il comportamento del sistema in alta frequenza.

A frequenze basse il collegamento si comporta effettivamente come un cortocircuito, ma a

frequenze alte questo non è vero: solo una connessione corta e ampia può essere considerata

come un corto, in tutti gli altri casi è più corretto considerare il collegamento come un induttore

piuttosto che un cortocircuito.

Il vero problema, tuttavia, non è la frequenza ma la pendenza del fronte del segnale; infatti, la

dispersione dello spettro in frequenza del segnale è conseguenza della durata del fronte di salita

del segnale, non della sua frequenza di funzionamento.

Per stabilire se la connessione è lunga o corta posso utilizzare la regola del 5%. Data la lunghezza

d’onda di un segnale sinusoidale e la lunghezza della connessione L, se L < 1/20 (ovvero il 5%

della lunghezza d’onda) allora la connessione è corta, in caso contrario è lunga.

La regola del 5% vale per i segnali sinusoidali, per gli altri segnali bisogna riferirsi ad altre

grandezze caratteristiche del segnale come:

- il tempo di salita e discesa del segnale

- il ritardo di propagazione sulla connessione

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VELOCITA DI RISPOSTA:

Il problema della velocità di risposta di una porta logica non è dato dalla frequenza di lavoro della

porta ma dalla velocità con cui manda dal basso all’alto il segnale di uscita (ovvero il fronte di salita

del segnale). Questo perché ho una limitazione dello spettro del segnale. Per frequenze in

ginocchio nel diagramma di Bode che provoca un abbassamento drastico dell’ampiezza del

segnale. Quindi se lavoro a frequenze superiori a Fknee allora l’uscita della porta sarà distorta e il

segnale che mi trovo sul circuito è un segnale non corretto.

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MICROSTRIP E STRIPLINE:

Le parole stripline e microstrisce si riferiscono a diversi metodi di instradamento di linee di

trasmissione ad alta