Domande in preparazione all'orale di elettrotecnica

S

30. Mostrare il modello di un circuito magnetico

⃗

∑ − = 0, = ∫ ̂ = , ∑ = 0 , = , = , =

31. Descrivere significato e quantità misurate in una prova a vuoto ed in una prova in corto circuito di un

trasformatore reale. = = 0 , ,

Prova a vuoto: nessun carico applicato al secondario si calcolano

2 0 0 0 0

~0, R bassa.

Prova in CC: L , R alte -> 2

1

1 1 2 2

| || | | |

= | | = , = =

Si calcolano 2 2 1 1 2 2

32. Mostrare le variabili libere di un transistor BJT in tutte le possibili configurazioni. , , , )

BJT: più diodi a giunzione collegati. Quattro variabili a seconda del morsetto di riferimento (

npn o pnp a seconda del drogaggio 4

33. Mostrare le variabili libere di un transistor FET in tutte le possibili configurazioni.

, , ),

Morsetti G, D, S. Di solito i =0 quindi tre variabili (es indicazione canale (n)

G

34. Spiegare la differenza fra porte logiche combinatorie e porte logiche sequenziali, portando un esempio (solo

descrittivo) per ciascuna

PLC: in uscita una funzione solo degli ingressi (NOT, AND, OR)

PLS: circuiti multivibratori (astabili: no ingressi, monostabili: cambiano stato rispetto ad un ingresso ma dopo un

certo tempo tornano allo stato iniziale, bistabili: S/R due ingressi distinti e J/K un solo ingresso)

35. Classificare i circuiti logici sequenziali portando appositi esempi di utilizzi

Circuiti multivibratori astabili: no ingressi (luci albero di natale)

Monostabili: cambiano stato rispetto ad un ingresso ma dopo un certo tempo tornano allo stato iniziale (timer)

Bistabili: S/R due ingressi distinti (interruttori a due ingressi) e J/K un solo ingresso (luci di casa)

36. Spiegare la differenza fra campionamento e quantizzazione di un segnale analogico

Campionamento: avviene asse t, frequenza di campionamento: ogni quanto “raccolgo” un valore

Quantizzazione: asse y, quante soglie ho (sensibilità alle variazioni). 5

Conoscenze avanzate (20-24)

1. Spiegare quali sono nei materiali i possibili legami fra campi elettrici e magnetici e campi di induzione elettrici

e magnetici e come questi legami vengano rappresentati matematicamente.

⃗⃗ ⃗⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗

= =

Legami esplicitati attraverso le equazioni costitutive: 0

0

⃗⃗ ⃗⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗

= =

Materiali magnetici/dielettrici isotropi lineari 0

0

⃗⃗ ⃗⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗

= =

̂

̂

Materiali magnetici/dielettrici anisotropi lineari ⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗ ̂

=

+ = +

̂ ̂ ̂

̂

Materiali bianisotropi lineari

2. Qual è l’ipotesi alla base della teoria dei circuiti e come questa ipotesi semplifica le equazioni di Maxwell.

Teoria dei circuiti basata su parametri fissi concentrati: campi elettrico e magnetico concentrati in un solo punto,

elementi di collegamento perfettamente conduttori e assenza di radiazioni.

⃗ ⃗

⃗ ⃗

≪ × = 0, × =

(condizione di Max Abraham)⇒ solo coordinate spaziali, non temporali

3. Spiegare come si può ricavare il sistema completo di risoluzione di una qualunque rete.

Verificata Max Abraham in un circuito di n elementi e N nodi si applicano KVL (tante quante sono le maglie, n-N+1),

KCL (tante quante sono i nodi, N-1) e le equazioni costitutive di ogni oggetto (n). Ottengo 2n equazioni che

descrivono il circuito.

4. Classificazione dei bipoli.

Attivi possono generare I, V. = ∀

Generatore ideale di tensione: può fornire V alla rete

Generatore reale: stesso comportamento ideale ma vita minore.

= ∀

Generatore ideale di corrente: può fornire I alla rete

Passivi: assorbono potenza dalla rete

=

= ,

Resistore:

5. Spiegare come si arriva alla definizione del Principio di Sovrapposizione degli Effetti, scrivere e spiegarne

l’enunciato. ⇒ ∃ = ( , … , , , )

Circuito lineare con n GdT e m GdC lineare t.c.

1 +1,… +

( (0, (0, ) (0,

= , 0, … ,0) + , … ,0) + ⋯ + … , , 0, … + … , , … ,0) + ⋯ + (0, … , )

1 1 2 2 +1 +1 + +

6. Ottenere, spiegare, enunciare e mostrare un esempio del principio di sdoppiamento dei generatori di tensione

Cond. Applicabilità: due nodi nei quali confluiscano altri rami che siano collegati da un unico polo sul quale si trova

un unico GdT. Se la ddp ai capi A e B del generatore vale E, si sostituisce all’unico ramo con l’unico GdT un numero

di rami pari al numero di poli confluenti nel nodo B e in ognuno di questi si pone un GdT di valore E.

Se si hanno due nodi nei quali confluiscono altri rami e che sono collegati da un unico polo nel quale si trova un

unico generatore di tensione allora si sostituisce all’unico ramo con il GdT un numero di rami pari al numero di poli

confluenti nel nodo B e su ognuno di essi si pone un GdT di valore pari a quello iniziale.

7. Ottenere, spiegare, enunciare e mostrare un esempio del principio di sdoppiamento dei generatori di corrente

8. Spiegare i vari passaggi che costituiscono il metodo dei nodi.

0. Scelta del nodo di riferimento

1. Numerazione di tutti i nodi ̂

2. Introduzione delle incognite

3. Si ricavano le uscite in funzione delle incognite

4. Riconfigurazione del sistema: Norton a tutti i lati

5. Sostituzione degli equivalenti Norton

6. KCL ad ogni nodo (no 0)

7. Scrittura del sistema in forma matriciale

8. Si ricavano le incognite

9. Si ricavano le uscite 6

9. Teoremi di Thevenin e Norton con i generatori pilotati: quali sono i possibili casi e mostrarne almeno due con

opportuni esempi.

Pilota Pilotato

No No Si Equivalente normale che si sostituisce poi a circuito con pilota e pilotato

No Si Si Equivalente con generatori pilotati al suo interno che dipendono da piloti all’esterno

Si No No Il pilota scompare nell’equivalente, il pilotato non avrebbe più la sua variabile

Si Si Si Equivalente non dipende più dalla variabile pilota

10. Estensione del metodo dei nodi in presenza di generatori pilotati.

Si perde la certezza di risolubilità del problema.

1. calcolo uscite in funzione delle incognite

2. determinazione della variabile pilota in funzione delle incognite

3. compilazione matrice conduttanze

4. si sostituisce nel vettore delle correnti il valore della corrente pilota ̂ ≠ 0)

5. si sistema la matrice portando tutte le incognite a sinistra (matrice non più diagonale)

11. Equivalente Thevenin di un multiporta: calcolo ed interpretazione circuitale nel caso di un 2-porte.

⃗⃗⃗ ⃗

= | con partitori di tensione o calcolo corrente.

0 =0

= | dove R resistenza d’ingresso, R transresistenza, R resistenza di uscita ma contributi di

11 12 22

=0,∀≠

tensione controllati da diverse i quindi generatori pilotati. In generale non conviene.

Due porte: equivalente a T

12. Matrici di trasmissione fra multiporta: calcolo, uso ed esempio.

Se non è possibile né Th né No.

1 2 1 1

= = | = − |_

dove guadagno di tensione, guadagno di transresistenza,

2 2

1 2 2 2

1 1

= | = − | _

guadagno di transconduttanza e guadagno di corrente

2 2

2 2

13. Caratteristiche dell’amplificatore operazionale: curva caratteristica, equazioni costitutive, uso in linearità ed

in saturazione.

= = ∓

regione di linearità: retta passante per l’origine, saturazione: rette orizzontali

= = 0

+ −

Saturazione: comparatore di soglia

= 0:

Linearità:

AOL invertente

AOL non invertente

Voltage Follower

Sommatore analogico 7

14. Spiegare i principi base dell’uso degli spazi trasformati: motivazioni, definizione di operatore integro-

differenziale, caratteristiche di base e definizione di kernel.

Un problema nel dominio del tempo che necessita di una variabile espressa anch’essa nel dominio del tempo; ma

legame differenziale, quindi dominio s che abbia legame biunivoco con il tempo. La soluzione Y(s) ha un legame

algebrico con le variabili di ingresso.

Operatore integro differenziale:

] )

ℒ[ = dim(ker = à

Ker: 0 0

15. Trasformata di Laplace: definizione, proprietà e trasformazione delle seguenti funzioni:

∞ −

ℒ[()] = () = () = +

∫

−∞

Linearità, traslazione nel tempo, modulazione nel tempo, derivazione nel tempo, integrazione nel tempo.

+

()=()cos ()=() cos

1 2 −

2 2 2 2

(+)

+ +

16. Trasformata di Laplace: definizione, proprietà e trasformazione delle seguenti funzioni:

()=()sin ()=() sin

1 2 −

2 2 2 2

(+)

+ +

17. Caratteristiche di una funzione di trasferimento: definizione di poli e zeri, caratteristiche generali

dell’antitrasformata.

Poli: radici del denominatore - Zeri: radici del numeratore

Le radici del denominatore possono essere o reali o complesse coniugate a coppie poiché derivano da parametri

circuitali e possono essere semplici o multiple. Una volta fattorizzato il denominatore si calcolano i residui che poi

andranno antitrasformati (formule).

18. Teoria dei filtri: definizione di filtro, analisi in un appropriato spazio trasformato, filtri ideali.

Filtro: doppio bipolo che ha la funzione di elaborare i segnali in ingresso (selezionare lo spettro di un segnale),

ovvero amplificare di un fattore 0 una parte del segnale e amplificare di un fattore variabile la parte di segnale che

si vuole mantenere. ∞

()