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Prima di realizzare un circuito si seguono le seguenti fasi.
- Studio delle specifiche - Progettazione col CAD e simulazione - Realizzazione del prototipo Per simulare un circuito esistono moltissimi
software , ma tutti quanti si basano su Spice.
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- SPICE è stato sviluppato dall'Electronics Research Laboratory dell'Università della California di Berkeley nel 1975 dal team di Ron Rohrer, tra cui in particolare Larry Nagel e Donald Peterson. Come un software open source primitivo, SPICE fu largamente utilizzato e distribuito, al punto tale che nella lingua inglese, l'espressione "to SPICE a circuit" assume lo stesso significato di analizzarne il comportamento attraverso simulazione.
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- Spice nella sua versatilità consente di effettuare vari tipi di simulazioni tra cui:
- Analisi statica;- Analisi dinamica;- Analisi parametrica;- Analisi in frequenza.
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- Nel metodo simbolico l’analisi della rete elettrica può essere semplificata passando dal dominio del tempo a quello dei fasori. I fasori spostano l’analisi dal campo reale a quello complesso.
- In questo contesto è facile vedere che la rete elettrica introduce un’abbattimento dell’ampiezza del segnale d’ingresso, e uno sfasamento ( che può essere o un’ anticipo o un ritardo) del segnale pari all’angolo f. Nel caso dei componenti discreti (resistenza, condensatore e induttore) tutto ciò è particolarmente vantaggioso.
- Il metodo simbolico viene utilizzato quando ad una rete elettrica viene applicato un segnale sinusoidale con pulsazione w.
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RESISTENZA: nel caso della resistenza vale la legge di ohm ( V = R x I ) dove però sia V che I sono dei fasori. Il fasore della corrente è in fase con la tensione e non presenta sfasamento.
CONDENSATORE: il condensatore necessita che venga introdotta una corrente affinchè si possa avvertire una d.d.p. ai suoi capi. Ciò fa si che la tensione sia in ritardo di 90° rispetto alla corrente. In formule V = I/jwC dove il termine 1/jwC si misura in Ohm come le resistenze(reattanza capacitiva).
INDUTTORE: l’ induttore necessita invece di una variazione di tensione ai suoi capi per innescare la corrente e per questo motivo la corrente è in ritardo di 90° rispetto alla tensione. In formule V = jwL*I dove, anche in questo caso, il termine jwL viene misurato in Ohm (reattanza induttiva).
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- Nel dominio dei fasori R, 1/jwC e jwL vengono denominate impedenze. Il simbolo delle impedenze e` la lettera Z. L’impedenza e` molto simile alla resistenza nel dominio del tempo poichè esprime il rapporto tra tensione e corrente. In caso di più componenti è possibile calcolare il valore dell` impedenza equivalente.
- Il concetto di impedenza diventa piu` significativo se dal regime permanente sinusoidale si passa al dominio della frequenza, ossia se invece di considerare una sola pulsazione w consideriamo tutte le frequenza dello spettro. Attraverso il calcolo di impedenze equivalenti o l`uso dei teoremi sulle reti elettriche si puo` facilmente calcolare la funzione di trasferimento.
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- Il transistor è un dispositivo a semiconduttore e risulta il componente fondamentale dell’elettronica moderna.- I transitor più utilizzati sono I FET ed I BJT - I transistor vengono impiegati per l realizzazione di oscillatori,amplificatori,interruttori e circuiti integrati. Germanio
Silicio
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-Fisicamente il transistor e’ realizzato grazie ad una particolare tecnica detta planare ed e’ asimmetrico.
EX : BJT NPN
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- Il transistor si può trovare nelle seguenti regioni di funzionamento:
N B-E B-C FUNZ.NTO
1 D D SATURAZIONE
2 D I ATT.DIR
3 I D ATT.INDIR.
4 I I INTERDIZIONE
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Con spice è possibile effettuare diversi tipi di simulazione:
- BIAS POINT- DC SWEEP;- TIME DOMAIN (TRANSIENENT);- AC SWEEP/NOISE;Per ogni simulazione è possibile realizzarne una
parametrica con la quale possiamo avere piu grafici sovrapposti al variare di un parametro.
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- Questa analisi consente di visualizzare I valori statici che i vari nodi del circuito assumono.
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- Questa analisi consente di analizzare il circuito al variare di una sorgente DC
- Permette di visualizzare la curva caratteristica di un bipolo o quadripolo
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- In questo grafico viene rappresentata la curva caratteristica di un diodo D1N4148
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- In questo grafico realizzato con un analisi parametrica vengono rappresentate le curve caratteristiche di un transitor quando alla sua base vengono applicati diversi valori di tensione.
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- Questa simulazione consente di fare un`analisi dinamica del circuito nel dominio del tempo.
- Permette di osservare il comportamento di un qualsiasi circuito elettronico proprio come farebbe un oscilloscopio.
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- In questo grafico viene rappresentata la variazione di corrente e di tensione nel tempo in una configurazione switch del BJT
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- Questo tipo di analisi elabora la risposta in frequenza di un circuito elettrico costituito da elementi lineari e non (resistenza, condensatore etc.).
- La sorgente genera un segnale sinusoidale la cui frequenza varia in un range predefinito dall'utente
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- In questo grafico viene rappresentata la risposta in frequenza di un amplificatore realizzato con un BJT.
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- Stadio d'ingresso: alta impedenza d'ingresso, disaccoppia l'ingresso dall'uscita
- Stadio di guadagno: amplifica il segnale
- Stadio d'uscita: bassa impedenza d'uscita, collegato all'altoparlante
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