Nell'esame di dispositivi non lineari (bjt,mosfet,ecc) si utilizzano i circuiti equivalenti, dei quali per=F2 non ho una definizione ben chiara: qual =E8 la distinzione tra circuito equivalente per piccoli e grandi segnali? Vi chiedo questo perch=E8 nella mia mente pensavo che la distinzione fosse appunto nell'escursione del segnale rispetto al punto di lavoro:circuito per grandi segnali se le escursioni sono elevate, per piccoli segnali se le escursioni sono dell'ordine della tensione termica (25mV). Il problema =E8 che il mio libro descrive il circuito equivalente del mosfet per grandi segnali come se in ingresso nel dispositivo vi fossero tensioni continue (e non variazioni di tensione), ma nel contempo introduce condensatori che teoricamente non dovrebbero esistere se il circuito lavora in continua. Qualcuno pu=F2 risolvere questo mio dubbio?
Anch'io ho imparato cosi'. Se non altro perch=E9 risulta fattibile trattare i dispositivi linearizzati utilizzando tutte le tecniche adatte all'analisi dei circuiti lineari e quindi in particolare trasformate di Fourier e compagnia. Si calcola il punto di lavoro utilizzando i modelli per grandi segnali e si linearizza il comportamento del dispositivo attorno al punto di lavoro. Lungi dall'essere un semplice esercizio scolastico, il calcolo della risposta di un circuito linearizzato permette pero' di ottenere moltissime informazioni. Tuttavia, spesso ci sono modelli per grandi segnali che vengono utilizzati anche al di fuori della continua perch=E9 dopotutto quasi tutti i dispositivi attivi hanno risposte che sono ben lungi dall'essere lineari quando i segnali variabili nel tempo non sono piccoli. Il problema =E8 che la mole di calcoli da fare aumenta esponenzialmente, se non altro perch=E9 tecniche quali l'analisi di Fourier non possono essere usate. Qualcuno pi=F9 esperto di me potr=E0 correggermi, ma mi pare che Spice offra fra le (tante) altre possibilit=E0 due strade per analizzare un circuito:
-il calcolo della funzione di trasferimento, che =E8 fatta appunto calcolando il punto di lavoro e linearizzando il circuito attorno ad esso e poi applicando le leggi della teoria dei circuiti nel dominio della frequenza
-il calcolo della risposta ad uno stimolo, effettuata nel dominio del tempo, che si puo' per esempio analizzare poi alla fine con Fourier per valutare fenomeni nonlineari. Per esempio, puo' analizzare la risposta ad una sinusoide (sempre nel tempo) e poi guardare lo spettro in uscita: ogni componente che non era presente nell'eccitazione =E8 un prodotto di distorsione
In generale, si ha bisogno di modelli nonlineari dei componenti quando si =E8 interessati a calcolare cose tipo la distorsione armonica. Dei casi in cui a scuola (nei corsi di elettronica analogica) ho sentito parlare di modelli per grandi segnali usati al di fuori della continua sono il calcolo della rete di stabilizzazione di un oscillatore e degli esempi di amplificatori logaritmici. Altro esempio pratico =E8 un diodo utilizzato come raddrizzatore.
E' quello che hai capito tu, mi pare. Si definisce piccolo segnale uno tale da rendere valida un'approssimazione del primo ordine (lineare) della caratteristica di un certo dispositivo.
Non tanto rispetto al punto di lavoro, ma rispetto a determinate grandezze caratteristiche che compaiono nelle equazioni. Per esempio nel BJT c'è un exp(Vbe/Vt), che si può approssimare con 1 + Vbe/Vt per Vbe/Vt termica (25mV).
Perché non scansioni la pagina e la alleghi da qualche parte? Sono curioso. Comunque con questi discorsi bisogna andarci cauti. Non è in generale corretto affermare semplicemente:
S>Il problema =E8 che la mole di calcoli da fare aumenta esponenzialmente,
Perch=E8 non posso utilizzare nei casi da te descritti l'analisi di Fourier? Intuitivamente mi verrebbe da dire per via degli effetti di non linearit=E0 del dispositivo che portano all'introduzione di armoniche laddove non ci dovrebbero essere,ma non sono sicuro se il motivo sia questo....=20 Grazie per le risposte
Dipende anche dove misuri la tensione e dal tipo di circuito, in certi casi le variazioni di tensione possono essere parecchio pi=F9 grandi di Vt ed il modello linearizzato puo' fornire risultati in buon accordo con la pratica. Prendi per esempio un amplificatore ad emettitore comune, con resistenza di emettitore (e quindi, con una certa dose di controreazione, che fra i vari effetti "benefici" ha appunto quello di linearizzare tutto il comportamento del circuito). Una distorsione esiste, ovviamente, ma il modello linearizzato permette di calcolare bene l'amplificazione e le varie impedenze di ingresso e di uscita in un intervallo di ampiezze di eccitazione piuttosto grande. Quindi la regola V Se l'escursione =E8 maggiore questo non =E8 pi=F9 possibile quindi
Pi=F9 o meno. Ma fai attenzione. Il fatto che tu utilizzi un modello per grandi segnali in continua fa in modo che gli eventuali effetti capacitivi ed induttivi non sono da considerare, semplificandoti la vita. Non vuole certo dire che non esistono e difatti questi si manifestano quando usi dei segnali di ampiezza grande. Non confondere la realt=E0 con il modello!
Perch=E9 gli effetti capacitivi ed induttivi esistono e bisogna per forza prenderne in conto nel modello quando questo =E8 applicato a dei segnali variabili. In continua, le cose si semplificano.
Sono d'accordissimo con Michele, non esistono regole generali e bisogna stare attenti caso per caso. Ricordo che il mio vecchio professore di Teoria dei Circuiti la prima lezione del corso la inizio' dicendo che l'ingegneria =E8 l'arte dell'approssimazione.
Semplicemente perch=E9 altrimenti un amplificatore amplifcherebbe a frequenza infinita, il che =E8 in ovvio disaccordo con la realt=E0.
Questa =E8 piuttosto una consequenza. Diciamo che l'analisi di Fourier (ma in generale ogni tipo di analisi che si basa sullo sviluppo in serie di funzioni ortogonali) si basa sulla linearit=E0 e sul principio di sovrapposizione degli effetti. Quando la linearit=E0 manca, questo principio non =E8 applicabile e quindi il tutto crolla.
Mmmmh..non mi piace come l'hai messa, non so se hai scritto di fretta oppure non mi son spiegato bene nella precedente risposta. L'escursione di "ciò che consideri come ingresso" deve risultare tale da giustificare un'approssimazione lineare della caratteristica. Nel caso della dipendenza della corrente di collettore dalla tensione base emettitore del BJT, questo si concretizza nel richiedere
Vbe Se l'escursione è maggiore questo non è più possibile quindi
No...vedi dopo.
Infatti per grandi segnali NON si utilizzano tensioni continue. Anche perché una grandezza continua, ossia costante, in ingresso, mi fornisce un valore anch'esso continuo, ossia costante, in uscita. Ciò equivale ad avere *un punto* nella caratteristica ingresso uscita, il che non serve a moltissimo. Lo scopo di una caratteristica ingresso-uscita è proprio quello di legare *le variazioni* di ciò che ti interessa osservare. Allora, attenzione perché c'è un punto importante, qui.
Una caratteristica ingresso-uscita è una funzione che descrive l'andamento dell'uscita in funzione dell'ingresso. Ciò che è ingresso, e uscita lo decidiamo "dopo". Nel caso del BJT per esempio scegliamo Vbe come ingresso e Ic come uscita:
Ic = f(Vbe)
Dove f(Vbe)= K[exp(Vbe/Vt)-1]
Questa relazione è NONlineare, e questo rende ostico il suo inserimento in circuiti anche semplici. Ancorché non lineare, questa è una caratteristica
*statica*. Questo vuol dire che la corrente Ic dipende solo e soltanto dalla tensione Vbe in quel preciso istante in cui la considero. Ciò si evince dal fatto che non c'è una dipendenza dal tempo, in quella equazione.
Le cose però in realtà non stanno così, e come per piccoli segnali ho le mie belle capacità in giro per i nodi del *circuito equivalente per piccoli segnali*, anche nel caso che i segnali varino "di parecchio" queste capacità continueranno ad agire, rendendo il dispositivo uno cosiddetto *con memoria*.
Ma non è finita. Mentre le capacità a piccolo segnale sono costanti, dunque indipendenti dai (piccoli) segnali cui sono soggette, per grandi segnali queste stesse capacità cambiano valore a seconda delle tensioni applicate ai loro capi. Vengono dette capacità NONlineari, appunto, perché C anziché essere costante è funzione della ddp ai suoi capi: C=C(V).
La paginetta che hai linkato, controlla bene, non si sogna minimamente di considerare tensioni continue! Ci sono diodi, generatori controllati, e capacità non lineari. Un modello molto complesso che si può trattare solo con il calcolatore, oppure chiamandosi con strani nomi russi tipo Liapunov :)
Per levarci ogni dubbio dovresti riportare la pagina, ma sono quasi certo che sia tu ad interpretare male il testo.
Si, il motivo è questo: la cosa bella della trasformata di Fourier è la possibilità di definire una *risposta armonica*, la cui utilità poggia sulla linearità della rete in esame. Solo per reti lineari, infatti, lo spettro dell'uscita vale il prodotto della risposta armonica per lo spettro d'ingresso.
Il dominio della frequenza poi si usa in lungo e in largo, anche per dispositivi "volutamente" non lineari (mixer, rettificatori, oscillatori) o "accidentalmente" non lineari (ampli di ogni genere e in ogni salsa). Ci sono anche tecniche di analisi dei circuiti eseguite direttamente nel dominio della frequenza (equazioni del bilancio armonico) o misto DT-DF...
Prego, hop dis helps :)
M
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Frustra fit per plura quod potest fieri per pauciora
(Guglielmo Da Ockham)
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