Interruttore elettronico

• Dispositivo che permette il collegamento tra ingresso e uscita agendo con un comando du un terzo elettrodo

1 2

3

Interruttore ideale

• Comando di chiusura ON corto circuito

• comando di apertura OFF circuito aperto

• non esiste alcun collegamento tra il terminale di comando 3 e qello di ingresso 1 né tra il 3 e il 2

Interruttore reale

• Resistenza ON

• resistenza OFF

• impedenze e correnti di perdita tra 1 e 3 e tra 2 e 3

• impedenze e correnti di perdita tra 1 e terra e tra 2 e terra tramite l’interruttore

• tensione di offset, correnti di offset

• Le caratteristiche prima viste permettono di costruire un modello statico dell’interruttore, ma non sono sufficieenti a caratterizzarlo.

• Occorre avere informazioni sul comportamento dinamico, ossia cosa accade quando passo da OFF a ON e viceversa

Caratteristica dinamica interruttore

Xo / Xi

t

tdtf

ON OFFtd tr

ts

1

0.9

0.1

• Xo / Xo rapporto tra la grandezza di uscita (tensione o corrente) e la corrispondente in ingresso (tensione o corrente)

• td (on) turn on delay time

• td (off) turn off delay time

• tr rise time

• tf falling time

• ts settling time

Alimentatore stabilizzato

• Passa bruscamente da una condizione di massima corrente (full load) ad una di corrente zero (no load)

t

iout

Full load

no load

• Idealmente la tensione di uscita dovrebbe rimabere costante al valore nominale

YY

xx

t

Vout

• X è il tempo necessario alla tensione di uscita per ritornare e mantenersi entro un intervallo Y della tensione di uscita nominale

• X è una caratteristica dinamica che prende il nome di Load transient recovery time

• La caratterizzazione dinamica di un dispositivo non è compito facile e nei casi reali il comportamento dinamico di un sistema dipende non solo dal sistema stesso ma anche dal tipo di eccitazione adoperato

• nel caso dell’interruttore si è usato uno step

• nel caso dell’alimentatore un impulso reale di corrente

• Se il sistema è lineare si può usare una quakunque forma di eccitazione e applicare il metodo della trasformata di Laplace o altro metodo matematico per individuare le caratteristiche del sistema

• se il sistema non è lineare non esiste un metodo matematico generale

• Un ulteriore problema nasce dal fatto che il comportamento transitorio di uno strumento può essere determinato da una grandezza di influenza e quindi da una porta di ingresso che non è quella della grandezza da misurare

• Quando si vuole considerare il comportamento dinamico di uno strumento occorre decidere le porte di ingresso a cui applicare il segnale forzante e il tipo di segnale forzante

Funzioni forzanti

• Gradino

• impulso reale

• rampa

• sinusoide che parte da un istante fissato

• Nel caso di sistemi lineari qualunque funzione forzante è equivalente alle altre, anche se mette meglio in risalto un aspetto della risposta

• nel caso reale invece ognuna è più adatta secondo il tipo di situazione che il sistema deve affrontare

• se il caso reale non è caratterizzato dalle funzioni sopra indicate occorre individuarne una più adatta

Funzioni forzanti

• Gradino simula la situazione in cui in un sistema reale viene applicata una variazione improvvisa Tale funzione è adatta per sistemi che rispondono rapidamente, quali quelli elettronici e ottici

• rampa è più indicata nel caso di sistemi che rispondono lentamente, quali quelli meccanici e termici

• Impulso reale in un sistema lineare ha un transitorio simile a quello del gradino. La differenza sta nel fatto che la sollecitazione brusca è ripetuta in senso opposto dopo un intervallo di tempo più o meno breve rispetto alle costanti di tempo del sistema

• La funzione sinusoidale, che inizia in un dato istante, eccita inizialmente il transitorio, che poi decade lasciando il posto alla risposta permanente, anch’essa sinusoidale se il sistema è lineare

• La risposta permanente viene in genere caratterizzata tramite la funzione sinusoidale vobulata (spazzata in frequenza) ottenedo i diagrammi di Bode

Caso dei sistemi lineari