GUIDA ALLE ESERCITAZIONI DI ELETTRONICA DI BASE

ELETTRONICA APPLICATA II (DU)
Eercitazione di laboratorio 1 – Raddrizzatore, filtro, regolatore
AA 1999-2000
GUIDA ALLE ESERCITAZIONI DI ELETTRONICA DI BASE
ELETTRONICA APPLICATA II (DU)
Queste note contengono i testi di alcune esercitazioni di laboratorio proposte nel corso di
Elettronica Applicata II del Diploma Universitario in Ingegneria Elettronica (Politecnico di
Torino, sedi di Torino e Ivrea).
Ciascuna esercitazione prevede circa 4 ore per il montaggio e l’esecuzione delle misure. I
montaggi e le verifiche proposte in queste note richiedono generalmente un tempo
superiore; i punti non completati nelle ore di laboratorio possono essere utilizzati per
esercitazioni libere.
Prima di iniziare a svolgere le esercitazioni è opportuno leggere il documento “Svolgimento
delle esercitazioni e stesura delle relazioni” (eserelxx).
Indicazioni sulle modalità d’uso delle basette per i montaggi senza saldature sono nel
documento “Uso della basette per montaggi” (usobasxx).
Revisioni
951020
951023
951106
970919
970923
970929
971010
971105
980720
980903
981110
981209
981211
990125
prima stesura
aggiunta parte su diodi
completata parte transistori e AO
portato su WRD
aggiunta appendice A
aggiunta appendice B
aggiunta parte ELN II
revisione.g
revisione h; app A come introd.
rev i: tolta app B
aggiornamento eserc. 3 e 4
aggiornamento eserc. 5 e 6
separazione ELN I - ELN II - relaz
aggiornamento eserc. ELN II
DDC
FB
DDC
DDC
DDC
DDC
DDC/RP
DDC
DDC
DDC
DDC/FB
DDC
DDC
DDC
La raccolta di esercitazioni di Elettronica Applicata II – DU è stata realizzata da:
Dante Del Corso
Roberto Passerone
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ELETTRONICA APPLICATA II (DU)
Eercitazione di laboratorio 1 – Raddrizzatore, filtro, regolatore
AA 1999-2000
Esercitazione II.1
Alimentatore e circuiti regolatori
Avvertenze
In questa esercitazione è possibile usare come sorgente di bassa tensione a 50 Hz un
generatore di segnale oppure un trasformatore con il primario collegato alla rete e
secondario a varie prese selezionate da un deviatore. Usando il trasformatore impostare il
deviatore in modo da ottenere la tensione indicata.
L’oscilloscopio e il generatore di segnali hanno quasi sempre la massa collegata al morsetto
di terra della rete; le masse dei due strumenti devono quindi essere considerate collegate
tra di loro. Per eseguire con l’oscilloscopio misure di segnali tra due punti nessuno dei quali
è a massa, occorre eseguire una misura differenziale: Collegare ai punti da misurare i due
canali, e combinarli con {ADD + INVERT}. Nel caso in cui la tensione a 50 Hz sia fornita dal
trasformatore il secondario è isolato da massa, ed è possibile osservare direttamente la Vs.
Non è comunque possibile osservare contemporaneamente, con due soli canali, Vs e Vu:
bisogna fare due misure indipendenti, spostando anche il morsetto di massa.
II.1.1 Raddrizzatore
Montare il circuito raddrizzatore a una semionda indicato nello schema, senza il
condensatore C1. Collegare un carico Rl = 1 KΩ. I diodi sono 1N4001 o simili (1N400x).
a) Applicare come Vs una tensione sinusoidale a 50 Hz, 15 Vpp.
b) Verificare le forme d’onda su Vs e Vu.
c) Misurare la caduta di tensione sul diodo in conduzione (misura differenziale)
Iu
Iu
Vs
Vs
C1
Rl
Vu
C1
Rl
Vu
II.1.2 Raddizzatore e filtro
Inserire nel circuito raddrizzatore a semplice semionda il condensatore C1 da 10 µF.
a) Rilevare la nuova forma d’onda su Vu, e confrontarla con quella senza condensatore.
b) Inserire un altro condensatore C1 = 100 µF, e confrontare la Vu con quella precedente.
Perchè con il secondo valore di C1 la scarica sembra lineare ?
c) Con C1 = 100 µF misurare la componente continua della Vu e il valore picco picco della
ondulazione; confrontare con quanto calcolato a partire da Vs, C e Iu (attenzione: i
condensatori elettrolitici possono avere tolleranze anche del 50 %).
d) Variare la resistenza di carico in modo da ottenere correnti di uscita
approssimativamente di 5 mA e di 15 mA; verificare le variazioni della Vu, sia per la
componente continua che per l’ondulazione, e confrontare le misure con i valori
calcolati.
e) Montare il circuito raddrizzatore a doppia semionda (sempre senza C1). Mantenendo la
stessa Vs dei punti precedenti, verificare la forma d’onda su Vu. Spiegare la differenza
rispetto al punto b) della parte 1.1.
f) Ripetere i punti a) ..c) per il raddrizzatore a doppia semionda.
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Eercitazione di laboratorio 1 – Raddrizzatore, filtro, regolatore
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Segnali nel raddrizzatore a una semionda:
(esercitazione 981204, gruppo Cerri-Lamanuzzi-Lucarelli)
A: tensione sinusoidale di ingresso Vs
B: corrente nel diodo (segnale ottenuto con resistenza in serie al diodo, e lettura
differenziale di tensione; nell’immagine la Id compare invertita)
C: tensione Vu sul condensatore (C1 = 47 µF, Rl = 1 kΩ)
Quando scorre corrente nel diodo (intervallo T1) il condensatore si carica (rampa di Vu in
salita).
Quando il diodo non conduce (intervallo T2) il condensatore si scarica sul carico Rl (rampa
in discesa).
Per misurare la corrente Id nel diodo conviene inserire
una resistenza da 10 Ω in serie nella maglia di ingresso
come indicato nello schema a lato, e rilevare la tensione
su Rs. Dato che Rs ha un capo a massa, è possibile
osservare contemporaneamente Id (con maggiore
precisione rispetto alla misura differenziale) e Vu. La
misura richiede comunque un generatore isolato da
massa oppure il trasformatore.
Id
Iu
Vs
C1
Vu
Rl
Rs
Verificare l’andamento della corrente nel diodo al variare della capacità C1
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Eercitazione di laboratorio 1 – Raddrizzatore, filtro, regolatore
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Raddrizzatore a una semionda, condensatore di filtro da 20 microF, carico 1 kohm
La traccia superiore rappresenta la tensione sul condensatore, quella inferiore la corrente
nel diodo.
Raddrizzatore a una semionda, condensatore di filtro da 100microF, carico 1 kohm
Stesse scale dell’immagine precedente.
Notare il calo dell’ondulazione e la variazione della corrente nel diodo.
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Eercitazione di laboratorio 1 – Raddrizzatore, filtro, regolatore
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Raddrizzatore a una semionda, condensatore di filtro da 20microF, carico 0,5 kohm
Stesse scale dell’immagine precedente.
Notare l’aumento dell’ondulazione e della corrente nel diodo.
Raddrizzatore a una semionda, condensatore di filtro da 100microF, carico 0,5 kohm
Stesse scale dell’immagine precedente.
Notare la riduzione dell’ondulazione e l’aumento della corrente nel diodo.
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Eercitazione di laboratorio 1 – Raddrizzatore, filtro, regolatore
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II.1.3 Regolatore a Resistenza-Zener
Aggiungere al circuito del raddrizzatore a semplice semionda con C1 = 10 µF il regolatore
con resistenza R1 = 150 Ω e zener Dz da 5 V nominali. La resistenza di carico è sempre da
1 kΩ. In questo punto e nei successivi applicare una tensione Vs di 10-12 Veff.
a) Verificare il comportamento dello zener, e motivare le forme d’onda sulla Vu.
b) Portare C1 a 100 µF, e verificare che in questa situazione lo zener esplica correttamente
la sua funzione
c) Misurare la componente continua e la tensione di ondulazione in uscita.
d) Determinare sperimentalmente (da misure di ∆Vu/∆Iu) il valore della resistenza
equivalente di uscita Ru; confrontare il risultato con il calcolo teorico della Ru
e) Misurare le variazioni di tensione in uscita al variare della tensione di ingresso; dalle
misure di ∆Va/∆Vu ricavare il fattore di regolazione in tensione Sv. Verificare il risultato
con il calcolo teorico di Sv.
R1
(per le misure di Ru e Sv variare Vs e Iu
del +-20% circa; le variazioni di Vu sono
motlo piccole, e occorre misurare Vu
con uno strumento digitale)
Vs
C1
Va
Iu
Dz
Rl
Vu
Verifica della regolazione di uno stabilizzatore a R-Dz rispetto a variazioni della tensione di
ingresso.
Nella serie di immagini viene variata la tensione AC di ingresso al gruppo raddrizzatorefiltro.
La traccia superiore corrisponde
all’uscita del filtro (ingresso del
regolatore)
La taccia inferiore è l’uscita del
regolatore.
Il voltmetro misura la componente
continua dell’uscita del regolatore.
Nella prima misura la tensione di
ingresso è troppo bassa, e lo zener non
entra in zona di regolazione. La tensione
di uscita presenta le stesse variazioni di
quella di ingresso.
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ELETTRONICA APPLICATA II (DU)
Eercitazione di laboratorio 1 – Raddrizzatore, filtro, regolatore
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Aumentando via via la tensione di ingresso si
porta lo zener a lavorare correttamente: la
tensione di uscita è praticamente una continua.
In queste condizioni, con il solo oscilloscopio
non è visibile nessuna variazione della tensione
di uscita: occorre usare il voltmetro digitale che,
grazie alla maggiore risoluzione, permette di
osservare variazioni anche minime nella
tensione di uscita.
Misurando le componenti continue di ingresso e
di uscita si può determinare il fattore di
regolazione Sv.
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