Elettronica pratica/Analisi circuitale in CC

Wikibooks, manuali e libri di testo liberi.
Jump to navigation Jump to search
Introduzione
  1. Scopo di questo libroElettronica pratica/Scopo
  2. PrerequisitiElettronica pratica/Prerequisiti
  3. PrefazioneElettronica pratica/Prefazione
Capitolo 1. Basi di elettrotecnica
  1. Carica elettrica e legge di CoulombElettronica pratica/Carica elettrica e legge di Coulomb
  2. Celle elettricheElettronica pratica/Celle elettriche
  3. ResistoriElettronica pratica/Resistori
  4. CondensatoriElettronica pratica/Condensatori
  5. InduttoriElettronica pratica/Induttori
  6. PileElettronica pratica/Pile
  7. Altri componentiElettronica pratica/Altri componenti
  8. Leggi delle tensioni e correnti CCElettronica pratica/Leggi delle tensioni e correnti CC
  9. Analisi nodaleElettronica pratica/Analisi nodale
  10. Analisi di reteElettronica pratica/Analisi di rete
  11. Circuiti equivalenti Thevenin e NortonElettronica pratica/Circuiti equivalenti Thevenin e Norton
  12. Analisi circuitale in CCElettronica pratica/Analisi circuitale in CC
  13. Strumenti di misuraElettronica pratica/Strumenti di misura
  14. Rumore nei circuiti elettroniciElettronica pratica/Rumore nei circuiti elettronici
Capitolo 2. Circuiti in CA
  1. Corrente e tensione in CAElettronica pratica/Corrente e tensione in CA
  2. FasoriElettronica pratica/Fasori
  3. ImpedenzaElettronica pratica/Impedenza
  4. Stato stazionarioElettronica pratica/Stato stazionario
Capitolo 3. Analisi transitoria
  1. Circuito RCElettronica pratica/Circuito RC
  2. Circuito RLCElettronica pratica/Circuito RLC
Capitolo 4. Circuiti analogici
  1. Circuiti analogiciElettronica pratica/Circuiti analogici
  2. Valvole elettronicheElettronica pratica/Valvole elettroniche
  3. DiodiElettronica pratica/Diodi
  4. AmplificatoriElettronica pratica/Amplificatori
  5. Amplificatori operazionaliElettronica pratica/Amplificatori operazionali
  6. Moltiplicatori analogiciElettronica pratica/Moltiplicatori analogici
Capitolo 5. Circuiti digitali
  1. Circuiti digitaliElettronica pratica/Circuiti digitali
  2. Algebra BooleanaElettronica pratica/Algebra Booleana
  3. TTLElettronica pratica/TTL
  4. CMOSElettronica pratica/CMOS
  5. Circuiti integratiElettronica pratica/Circuiti integrati
Elementi dei circuiti digitali
  1. TransistoreElettronica pratica/Transistore
  2. Porte logiche fondamentaliElettronica pratica/Porte logiche fondamentali
  3. Flip-FlopElettronica pratica/Flip-Flop
  4. ContatoriElettronica pratica/Contatori
  5. SommatoriElettronica pratica/Sommatori
  6. MultiplatoriElettronica pratica/Multiplatori


Architettura dei computer
  1. RAM e ROMElettronica pratica/RAM e ROM
  2. RegistriElettronica pratica/Registri
  3. ALUElettronica pratica/ALU
  4. Unità di controlloElettronica pratica/Unità di Controllo
  5. I/O
Convertitori A/D e D/A
  1. Conversione A/D e D/AElettronica pratica/Conversione A/D e D/A
Appendice
  1. DefinizioniElettronica pratica/Definizioni
  2. FormuleElettronica pratica/Formule
  3. Passo di elaborazioneElettronica pratica/Passo di elaborazione (da collocare)

Analisi circuitale in CC[modifica]

In questo capitolo verranno introdotti i condensatori e le induttanze (senza tenere conto degli effetti della CA). La cosa importante da comprendere circa i condensatori e la induttanza, nei circuiti in CC, è che essi hanno una risposta transitoria (temporanea).Durante il periodo transitorio, i condensatori accumulano delle cariche ed arrestano il flusso di corrente (infine agendo come resistori infiniti). Le induttanze accumulano energia sotto forma di campi magnetici, e diventano maggiormente conduttivi. In altre parole, nello stato stazionario (comportamento successivo alla risposta trasitoria), i condensatori diventano dei circuiti aperti e le induttanze dei cortocircuiti. Perciò, per l'analisi in CC, si può sostituire un condensatore con una interruzione ed una induttanza con un filo. I soli componenti che rimangono sono le sorgenti di tensione, le sorgenti di corrente, ed i resistori.

Condensatori e induttanze in CC[modifica]

Electronics DC CLmess 0.PNG
Electronics DC CLmess 1.PNG
Electronics DC CLmess 2.PNG
Electronics R.PNG

Abbiamo visto che, nello stato stazionario ( che significa che il circuito si trova nel medesimo stato da tempo), i condensatori si comportano come dei circuiti aperti e le impedenze come dei cortocircuiti. Le figure a fianco mostrano il processo per sostituire questi elementi circuitali con i loro equivalenti in CC. In questo caso, tutto ciò che rimane è una sorgente di tensione ed un solo resistore (una analisi in CA di questo circuito può essere trovata nella sezione: Analisi circuitale in CA).

Resistori[modifica]

Se il circuito contiene solo dei resistori possibilmente in una combinazione di connessioni serie e parallelo allora un resistore equivalente viene determinato. Poi si usa le legge di Ohm per determinare la corrente che scorre nel circuito principale. Una combinazioen di regole di partizione di corrente e di trensine viene appresso usata per determinare altre tensioni e correnti richieste.

1a
1b
1c

Il circuito nella fig.1a è molto semplice, se ci sono dati R e V, la tensione della sorgente, allora si impiega la legge di Ohm per trovare la corrente. Se ci sono date , come nella figura 1b, allora combiniamo i resistori in un resistore equivalente osservando che essi sono in serie. Dopodiché calcoliamo la corrente come prima usando la legge di Ohm. Nella fig.1c, i resistori sono contrassegnati in senso orario dal resistore più alto e la sogente di tensione ha il valore V. Allora l'analisi procede come segue.

Questa è la formula per calcolare la resistenza equivalente di resistori un serie. Ora la corrente si calcola usando la legge di Ohm:

Se è richiesta la tensione ai capi del terzo resistore allora si può ricorrere alla regola del partitore di tensione

Oppure alternativamente si potrebbe impiegare la legge di Ohm con la corrente appena calcolata

Nella Fig.2(a) sia R1 il resistore più vivcino alla sorgente di tensione e R2 l'altro. Sia necessario trovare la corrente i. Allora si procede come in precedenza, prima calcoliamo la resistenza equivalente, poi usiamo la legge di Ohm per risolvere per ottenere la corrente i. La resistenza di una combinazione di resistori in parallelo è:

Così la corrente i che scorre nel circuito è, per la legge di Ohm:

Se è necessario trovare la corrente attraverso R2 allora possiamo ricorrere alla regola del partitore di corrente:

(1)

Ma sarebbe stato probabilmente più semplice avere usato il fatto che V deve cadere attraverso R2. Ciò signicia che si può usare semplicemente la legge di Ohmper calcolare la corrente attraverso R2.L'equazione è appunto l'equazione 1. Nella Fig.(b) si faccia esattamente la medesima cosa eccetto che questa volta ci sono tre resistori e la resistenza equivalente sarà:

Utilizzando questo fatto si fa esattamente la stessa cosa.

Nella fig.3(a), se i tre resistori nella maglia esterna sono R1, R2 e R3 e l'altro resistore è R4. È più semplice vedere cosa succede se si combinano R2 e R3 in serie nella resistenza equivalente . È chiaro che la resistenza equivalente del circuito è ora R1 in serie con la combinazione parallelo di e R4. Se si vuole calcolare la tensione ai capi della combinazione parallelo R4 and allora si usi giusto la formula del partitore di tensione.

Se si vuole calcolare la corrente attraverso R2 e R3 allora si può usare la tensione ai capi di e la legge di Ohm

Oppure si può calcolare la corrente nel circuito principale e poi impiegare la regola di partizione di corrente per ottenere la corrente.

Nella fig.3(b) si segue il medesimo metodo semplificando le combinazioni parallelo e le combinazioni serie dei resistori fintanto che non si ottiene la resistenza equivalente.

Nella fig.3(c) in questo caso questo metodo non funziona perché ci sono dei resistori collegati a delta e ciò vuol dire che non c'è modo di ridurlo al di là di trasformarlo in un collegamento a stella o ipsilon.

Nota: Per calcolare l'assorbimento di corrente dalla sorgente deve essere sempre calcolata la resistenza equivalente. Ma ciò può essere necessario se si ha giusto bisogno della tensione ai capi del resistore. Se si vuole calcolare la corrente in una combinazione parallelo allora si deve usare la regola del partitore di corrente o calcolare la tensione ai capi del resistore e poi usare la legge di Ohm per ottenere la corrente. Il secondo metodo sovente suole richiedere meno lavoro dato che la corrente che fluisce dalla sorgente è richiesta per l'impiego della regola del partitore di corrente. L'impiego della regola del partitore di corrente è molto più semplice nel caso in cui la sorgente è una sorgente di corrente poiché il valore della corrente è fissato dalla sorgente medesima.

La figura suindicata mostra tre punti 1, 2, e 3 collegati con dei resistori R1, R2, e R3 con un punto comune. Una tale configurazione viene chiamata rete a stella o connessione a Y.

La figura suindicata mostra tre punticollegati con dei resistori R12, R23, e R31. Questa configurazione è chiamata rete a delta o connessione a delta.

Abbiamo visto che le reti parallelo e serie possono venire convertite dall'utilizzo di semplici equazioni. Ora deriveremo relazioni simili per convertire una rete a stella in una connessione a delta e viceversa.

Consideriamo i punti 1 e 2.

La resistenza tra loro nel caso della rete a stella è semplicemente

R12, R23, and R31.

Per il caso della rete a delta, abbiamo

R12 || (R31 + R23)

Si hanno simili relazioni per i punti 2, 3 e 3, 1.

Eseguendo la sostituzione r1= R23 etc., abbiamo, semplificando,

nella maggioranza dei casi.

Se tutti i resistori sono identici, allora R = r/3.