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Stabilizzatore di tensione duale con diodi zener&transistor

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[11] Re: Stabilizzatore di tensione duale con diodi zener&transistor

Messaggioda Foto Utentemir » 24 ott 2009, 0:34

perdonate l'insistenza e l'OT,tornando sul discorso della potenza in RMS,
volevo aggiungere (rispolverando gli appunti, glorioso prof di Elettrotecnica) trovo che:
(*)"la potenza reale di una corrente sinusoidale in fase con la tensione è determinata dal semiprodotto dei due valori massimi della tensione e della corrente, oppure dal prodotto dei rispettivi valori efficaci"
in un circuito "puramente ohmico" la tensione "v"e la corrente "i"in fase tra loro valgono:

v = V_{M}sen \omega t
i=I_{M}sen \omega t

pertanto la potenza verrà espressa come

p = v \cdot  i = V_{M} \cdot I_{M}\cdot  sen^{2}\omega\cdot  t

essendo

sen^{2}\omega t =  \left ( 1-cos2\omega t \right )\div 2

si ottiene

p = \left (V_{M}\cdot I_{M}\div  \right2 )  - \left ( V_{M} \cdot I_{M}\div 2 \right)\cdot cos\omega t

p = \left (V_{M}\cdot I_{M}\div  \right2 )  + \left ( V_{M} \cdot I_{M}\div 2 \right)\cdot sen \left ( 2\omega t-\frac{\pi }{2} \right )

dove il termine

P = \left (  V_{M}\cdot I_{M} \right )\div 2

è il valore medio delle potenze istantanee in un periodo, ed è la potenza del circuito puramente ohmico, alla quale sostituendoi valori efficaci otterremo la potenza efficace, quindi

P =\left ( V_{M} \div \sqrt{2} \right )\cdot \left ( I_{M} \div \sqrt{2}\right )

come inizialmente scritto (*), e si considera un "circuito puramente ohmico"in regime sinusoidale, in cui si può considerare la potenza efficace, che quindi esiste.


Il valore RMS (Root Mean Square) probabilmente si utilizza per considerare proprio il regime sinusoidale, nel quale vengono effettuate poi le misurazioni.

NB.potrei aver commesso errori nel trascrivere le espressioni, per l'orario, per gli appunti, e poi sono sufficientemente arrugginito, quindi chi può corregga pure.
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[12] Re: Stabilizzatore di tensione duale con diodi zener&transistor

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 24 ott 2009, 1:30

mir ha scritto:dove il termine

P = \left (  V_{M}\cdot I_{M} \right )\div 2

è il valore medio delle potenze istantanee in un periodo, ed è la potenza del circuito puramente ohmico,

certo, e` la potenza media.
mir ha scritto:alla quale sostituendoi valori efficaci otterremo la potenza efficace,

no, si ottiene sempre la potenza di prima, ed e` la potenza media espressa con i valori efficaci della tensione e corrente.
mir ha scritto:come inizialmente scritto (*), e si considera un "circuito puramente ohmico"in regime sinusoidale, in cui si può considerare la potenza efficace, che quindi esiste.

la potenza efficace non ha nessun senso, e` quella media quella importante che descrive il riscaldamento.
mir ha scritto:Il valore RMS (Root Mean Square) probabilmente si utilizza per considerare proprio il regime sinusoidale, nel quale vengono effettuate poi le misurazioni.

Il valore rms lo si puo` utilizzare con qualunque segnale, ed e` molto comodo con i segnali aleatori.
Se si guardano gli effetti termici della potenza istantanea che scalda qualcosa (ed e` la definizione da cui sono partiti a definire i valori efficaci), il sistema termico formato da resistenze termiche e capacita` termiche forma un filtro passa basso. Se all'ingresso di un filtro passa basso si mette un segnale qualunque, all'uscita si ha il valore medio del segnale, non il suo valore efficace.

Vediamo se riesco a spiegare le cose come stanno. RMS e` un operatore definito in questo modo \sqrt{\langle f^2 \rangle} cioe` si prende la grandezza di cui si vuole trovare il valore rms, se ne fa il quadrato, la si media (operatore di media indicato con <>) e si estrae la radice quadrata.

L'operatore rms puo` essere applicato a qualunque grandezza: in alcuni casi e` significativa (ad esempio tensione, corrente...) in altri invece non ha nessun senso.

Vorrei fare un esempio con un segnale aleatorio v(t) applicato su una resistenza R per poi calcolare la potenza media dissipata sulla resistenza.

La potenza istantanea vale p(t)=\frac{v(t)^2}{R}. Per trovare la potenza media che chiamo Pm, applico la media ai due lati dell'espressione \langle p(t)\rangle=\left\langle \frac{v(t)^2}{R}\right\rangle=P_\text{m}. La resistenza R e` una costante, la media un operatore lineare e quindi puo` uscire dalla media e si ha P_\text{m}=\frac{\langle v(t)^2 \rangle}{R}
A questo punto guardiamo il numeratore \langle v(t)^2 \rangle: questo e` il valor medio del quadrato della tensione, e si chiama appunto valor quadratico medio. Ha le dimensioni di una tensione al quadrato, e se prendiamo la radice quadrata si ottiene proprio il valore efficace della tensione di partenza: \sqrt{\langle v(t)^2 \rangle}=v_\text{rms}. Morale, prendendo il valore efficace della tensione al quadrato e dividendolo per la resistenza si ottiene la potenza media.

Altra nota di colore, non esistono i volt efficaci, i watt medi o cose del genere, esistono le tensioni efficaci che si misurano in volt, le potenze medie che si misurano in watt...

Parola di boyscout: quanto ho detto corrisponde a quanto e` accettato nella comunita` scientifica internazionale, anche se una volta in una conferenza della IEEE ho visto parlare di potenza efficace (shame on them)
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[13] Re: Stabilizzatore di tensione duale con diodi zener&transistor

Messaggioda Foto UtenteGabrieleb » 24 ott 2009, 12:30

Scusate se mi intrometto ma vorrei dare qualche indicazione a overlord87 basate sulla mia esperienza di EX audiofilo:
1) oltre che ad allontanare il trasformatore prova anche a ruotarlo ( non credo che sia il tuo problema ma provare non costa niente).
2) A mio parere il fatto che inserendo delle resistenze in serie all'alimentazione il ronzio diminuisce è sintomo evidente che il filtraggio dell'alimentazione è insufficiente; non specifichi la capacità dei condensatori elettrolitici che usi ma dai dati che fornisci dovrebbero essere circa 10.000 uF ; prova ad inserire in parallelo ai suddetti condensatori diverse capacita di valore inferiore tipo 100uF,1uF,100nF.
3) Per uno stadio ampli BF da 100W un trasformatore da 100VA mi sembra leggermente scarso anche perché lo usi come driver di un subwoofer .( non entro nel merito della discussione sui vari tipi di potenza erogata dagli ampli BF ma i picchi di assorbimento su un subwoofer sono decisamente importanti).
Spero di essere stato utile.
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[14] Re: Stabilizzatore di tensione duale con diodi zener&transistor

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 24 ott 2009, 14:14

Overlord87 ha scritto:
bruno valente ha scritto:Penso che convenga anzitutto cortocircuitare l'ingresso

Intendi di cortocircuitare l'ingresso per testare il circuito e controllare le tensioni(e ripple in uscita)? Non capisco... :?

Intendo dire che per capire se il ronzio è generato all'interno dell'amplificatore e se quindi non proviene dai circuiti a monte, conviene provare a scollegare tutti i circuiti a monte ( preamplificatore o altro) e a cortocircuitare l'ingresso. Se in questo modo il ronzio persiste vuol dire che sicuramente è causato da un problema interno ai circuiti dell'amplificatore / alimentatore.

Gabrieleb ha scritto:Scusate se mi intrometto ma vorrei dare qualche indicazione a overlord87 basate sulla mia esperienza di EX audiofilo:
1) oltre che ad allontanare il trasformatore prova anche a ruotarlo ( non credo che sia il tuo problema ma provare non costa niente).
2) A mio parere il fatto che inserendo delle resistenze in serie all'alimentazione il ronzio diminuisce è sintomo evidente che il filtraggio dell'alimentazione è insufficiente; non specifichi la capacità dei condensatori elettrolitici che usi ma dai dati che fornisci dovrebbero essere circa 10.000 uF ; prova ad inserire in parallelo ai suddetti condensatori diverse capacita di valore inferiore tipo 100uF,1uF,100nF.
3) Per uno stadio ampli BF da 100W un trasformatore da 100VA mi sembra leggermente scarso anche perché lo usi come driver di un subwoofer .( non entro nel merito della discussione sui vari tipi di potenza erogata dagli ampli BF ma i picchi di assorbimento su un subwoofer sono decisamente importanti).
Spero di essere stato utile.

Gabrieleb, io credo invece che la causa del ronzio non sia da ricercare nel ripple dell'alimentatore anche se si può essere indotti a pensarlo visto che riducendo quest'ultimo pare che il ronzio diminuisca: il tasso di retroazione in un amplificatore di potenza è sempre tale da rendere la tensione di uscita praticamente immune dal ripple, tanto che non si usa mai stabilizzare l'alimentazione. Credo invece che, una volta appurato che il ronzio non provenga dall'ingresso e nemmeno dal campo magnetico disperso dal trasformatore, il difetto possa dipendere da un errore di cablaggio, come ad esempio un collegamento di una massa nel posto sbagliato.
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[15] Re: Stabilizzatore di tensione duale con diodi zener&transistor

Messaggioda Foto UtenteOverlord87 » 24 ott 2009, 14:45

Gabrieleb ha scritto:2) A mio parere il fatto che inserendo delle resistenze in serie all'alimentazione il ronzio diminuisce è sintomo evidente che il filtraggio dell'alimentazione è insufficiente; non specifichi la capacità dei condensatori elettrolitici che usi ma dai dati che fornisci dovrebbero essere circa 10.000 uF ; prova ad inserire in parallelo ai suddetti condensatori diverse capacita di valore inferiore tipo 100uF,1uF,100nF.

sono da 2200uF+3300uF=5500uF... Senza dubbio se alzassi la capacità, il rumore si sentirebbe un po' di meno, ma vorrei agire in altri modi per eliminarlo "radicalmente".
Sapevo che i condensatori ceramici (non elettrolitici) sotto al uF hanno la capacità di eliminare i disturbi generati all'interno dei condensatori elettrolitici, infatti vengono posti in parallelo a piccole distanze dagli ultimi.
Comunque il disturbo che si sente è a 50Hz, ci metterei la mano sul fuoco! :)

Gabrieleb ha scritto:3) Per uno stadio ampli BF da 100W un trasformatore da 100VA mi sembra leggermente scarso anche perché lo usi come driver di un subwoofer .( non entro nel merito della discussione sui vari tipi di potenza erogata dagli ampli BF ma i picchi di assorbimento su un subwoofer sono decisamente importanti).

Sono incuriosito dall'argomento... quindi per un ampli HF da 100W sarebbe bastato il trasformatore da 100VA? Per quale motivo?!? Se la potenza media è quella, perché non basterebbe un 100VA?!? :?

bruno valente ha scritto:il tasso di retroazione in un amplificatore di potenza è sempre tale da rendere la tensione di uscita praticamente immune dal ripple, tanto che non si usa mai stabilizzare l'alimentazione

Interessante...
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[16] Re: Stabilizzatore di tensione duale con diodi zener&transistor

Messaggioda Foto UtenteOverlord87 » 24 ott 2009, 15:29

Carissima gente ho ritrovato lo schema dell'amplificatore disegnato su Orcad (altrimenti l'avrei rifatto per farvelo vedere...)

Il progetto si basa su 3 circuiti che potete trovare in questa pagina http://sound.westhost.com/project12.htm.
Anni fa presi i 3 circuiti e li modificai a modo mio (qui c'è da discutere molto sulle mie competenze...) fondendo i 3 circuiti in uno soltanto.
Ciò che ho allegato è la parte di potenza del circuito, praticamente gli ultimi stadi di amplificazione. Prima ci sarebbero il circuito buffer, il filtro e un banale preamplificatore a operazionale. Ditemi la vostra sul circuito.

Per Bruno Valente: sarebbe opportuno fare un collegamento a retroazione tra uscita del finale di potenza e ingresso del preamplificatore (buffer) al fine di sopprimere i disturbi?
Allegati
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[17] Re: Stabilizzatore di tensione duale con diodi zener&transistor

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 24 ott 2009, 19:32

Overlord87 ha scritto:Comunque il disturbo che si sente è a 50Hz, ci metterei la mano sul fuoco! :)


Trova un musicista che ti dica se il ronzio e` un SOL2 o un SOL1! Il ripple e` a 100 Hz, non a 50 Hz. Oppure con uno dei tanti audio analyzer da PC, acquisisci il ronzio, guarda la forma e lo spettro.
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[18] Re: Stabilizzatore di tensione duale con diodi zener&transistor

Messaggioda Foto UtenteOverlord87 » 24 ott 2009, 19:47

IsidoroKZ ha scritto:Trova un musicista che ti dica se il ronzio e` un SOL2 o un SOL1! Il ripple e` a 100 Hz, non a 50 Hz. Oppure con uno dei tanti audio analyzer da PC, acquisisci il ronzio, guarda la forma e lo spettro.

Pardon! è a 100Hz, feci la prova un paio di annetti fa.. non ricordavo.. anche perché con un ponte di diodi raddrizzi anche la semionda negativa. comunque la prova che ho fatto -lo ripeto- consiste nel porre un segnale sinusoidale a 100Hz in ingresso (e non a 50Hz come ho scritto precedentemente, perdonatemi) ed ascoltare il suono prodotto dall'altoparlante: stessa armonica del disturbo di cui soffre...
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[19] Re: Stabilizzatore di tensione duale con diodi zener&transistor

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 24 ott 2009, 20:58

Ho dato un'occhiata veloce allo schema. Certo che e` sensibile al rippe sull'alimentazione: R51 lo inietta sull'ingresso, con un guadagno di circa 0.14. 1V di ripple, 140 mV di ronzio in uscita (circa). Potresti provare a dividere R51 in 33kohm+15kohm e in mezzo ci metti un elettrolitico da 1000uF (aspettati un comportamento diverso sul bump di accensione).

Poi puo` darsi che sia rincoglionito, ma ci sono alcune cose che non mi convincono. Per accendere Q25 la corrente di Q27 deve essere di almeno 6mA-7mA. E una corrente del genere su R48 farebbe una caduta di tensione di 100V circa!
poi ho l'impressione che il bias dello stadio finale non sia dei migliori, dovrei fare i conti, ma ho l'impressione che per bassi segnali lavorino solo i due sziklay attraverso R1 e R2, e solo dopo intervengano i finali veri e proprii.

Infine la cosa che mi lascia piu` perplesso e` la tensione di uscita a riposo. Di solito dovrebbe essere 0V, e, se e` ottenuta, lo e` per mezzo di qualche barbatrucco che in prima battuta non vedo :), tipo qualche compensazione iniettando corrente con lo stesso segno prima e dopo uno stadio invertente.
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[20] Re: Stabilizzatore di tensione duale con diodi zener&transistor

Messaggioda Foto UtenteOverlord87 » 24 ott 2009, 21:39

IsidoroKZ ha scritto:Re: Stabilizzatore di tensione duale con diodi zener&transistor

Messaggio di IsidoroKZ il 24 ott 2009, 19:58

:? :shock: :( ...
Forse non ti ho detto che sono leggermente inesperto se si va ad approfondire sul circuito... ecco perché non l'ho risolto da solo! Le basi le possiedo ma fino ad un certo punto. Ho letto su un altro thread che hai consigliato ad un utente di studiarsi il Douglas Self. Niente male come libro! Cercherò di rimediarmelo, poi faremo i conti! :evil:

ps. Il circuito che mi sono rimediato fondendo i 3 di partenza è il frutto di prove empiriche, totalmente basato su sperimentazioni pratiche, nulla di teorico, solo misurazioni di tensioni e cambi di resistenza.
Tuttavia ponendo in ingresso un segnale sinusoidale a bassa frequenza (non ricordo di preciso a quale frequenza), alzando il volume fino a non distorcere e misurando con un banale tester il valore efficace della tensione in uscita (sull'altoparlante), ottenevo un valore che, moltiplicato al quadrato e diviso per l'impedenza di carico (4ohm), risultava intorno ai 90W (non dico rms... :D e lasciamo stare anche l'aspetto induttivo dell'altoparlante :D )
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