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Category: amplificatori e kit

Published: Thursday, 05 March 2015 18:26

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Uno stabilizzatore di tensione un po' più complesso e più performante  in quanto a precisione e cencellazione del ripple residuo rispetto al modello 1 che abbiamo presentato antecedentemente QUI è il seguente:

questo si può anche trasformare in uno stabilizzatore di tensione regolabile: basta montare un potenziometro nella posizione P1 per avere una alimentazione regolabile oppure montare i ponticelli J1 e J2 se si vuole uino stabilizzatore fisso.
questo è il layout della scheda che come vedete è molto semplice:


per poterlo utilizzare basta sapere la tensione in uscita dalla scheda è
dove V_z è la tensione del diodo zener D2 ed R1 ed R2 sono le resistenze del circuito oppure
  nel caso si monti il potenziometro P1 i valoro di  R1 ed R2 da inserire nella formula sono i valori di R1 o R2 del circuito sommati al valore di resistenza del potenziometro sul ramo interessato.
Esempio: se il potenziometro è girato al 70% verso R1 ed il valore di resistenza del potenziometro è 150K avremo che nella formula R1 sarà il valore di R1 + 100k* 30% quindio R1+ 45k, mentre R2 sarà il vaore di R2 + 150k*70% quindi R2 + 105k.
Questo circuito sebbene più performante è più "delicato" del precedente e presenta alcune piccole criticità a cio si può ovviare mediante alcuni  accorgimenti per evitare che il circuito muoia miseramente:

1. la tensione sulla base del transistor non deve superare la tensione dello zener V_z + V_BEsat, quindi dobbiamo stare attenti al rapporto  R2/(R1+R2) e quindi scegliere un valore di R2 ( o nel caso del potenziometro R2 + il valore del potenziometro ) che non permetta mai tale condizione, pena la morte del transistor.
2. V_i non deve superare la tensione massima sopportata dal transistor Q2

Se volete capire meglio come funziona potete continuare a leggere qui sotto tutta la spiegazione teorica, altrimenti...
BUON LAVORO!!!

Teoria relativa al circuito in questione:

Per capire come funziona il circuito in questione dobbiamo fare alcune ipotesi e semplificazioni iniziali.
Per i calcoli consideriamo quindi che non ci sia P1 ( quindi i Jumper J1 e J2 siano cortocircuitati ).
Ignoriamo inoltre alcuni componenti, cioè R4 ,  D1 , C5 e C6, quindi il circuito  su cui fare i calcoli diventa il seguente:


Per semplificafre i calcoli, consideriamo il mosfet M1  come  generatore di corrente pilotato, cioè con
R_ds = 0
con queste ipotesi se V_g è la tensione in ingresso al gate del mosfet, avremo che
V_g=V_s=Vo

il nostro esercizio diventa quindi quello della semplice polarizzazione di un transistor in cui al posto della resistenza di emettitore abbiamo la tensione di Zener di DZ1 e V_o  è  identica alla tensione sul collettore del transistor Q1

Usando il modello a del transistor abbiamo

(1) -nota: I_c è la corrente di collettore
(2) nota: (  ß_F è il guadagno in corrente )
sostituendo la (2 ) nella (1) otteniamo
(3)

per semplificare i calcoli applicheremo il teorema di Thevenin cioè del generatore di tensione equivalente al partitore R1, R2 che fornisce tensione / corrente alla base del transistor Q1

Il generatore equivalemnte di Thevenin è
(4)
La resistenza equivalente di Thevenin del partitore di tensione tra R1 ed R2 è il seguente:
e la resistenza equivalente
(5)

sappiamo che
(6)
e sostituendo la (4) e la (5) nella (6) otteniamo

(7)
sostituendo nella (3) otteniamo
(8)

dopo i passaggi e le semplificazioni di qui sotto

otteniamo il risultato finale

(10)

nell'ipotesi che

possiamo trascurare alcuni temini e la nostra formula (10 ) diventa  quella vista all'inizio



NOTA:
alla formula semplificata potevamo arrivare anche seguendo un'altra strada:

sapendo che la tensione in base a Q2 è la stessa del partitore di tensione tra R1 ed R2 abbiamo che

Ed estrapolando Vo


Ovviamente così non teniamo conto di eventuali ripple sulla tensione in ingresso.

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