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Stabilità circuiti reazionati

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Stabilità circuiti reazionati

Messaggioda Foto UtenteRoswell1947 » 14 ago 2022, 9:53

Salve,potrà sembrare una domanda stupida e forse lo è ma non ho capito qualcosa nel concetto di stabilità.Ho capito che quando si progetta un circuito ,sia esso a transistori o ad opamp,si impone che sesso abbia un certo margine di fase per garantirne la stabilità ma non riesco a capire quali siano i motivi che potrebebro portare successivamente alla instabilità.Mi speigo meglio,per cercare di garantire la stabilità devo far riferimento alla f.d.t del sistema reazionato nel dominio della frequenza ma quali potrebbero essere le variazioni nel circuito o dell'ingresso che potrebbero determinare instabilità (oscillazione o altro) ?Non mi è chiaro la relazione tra dominio della frequenza e possibili variazioni dell'ingresso o elementi circuitali che potrebbero portare alla instabilità dello stesso e in che modo si manifesta l'instabilità in uscita.Grazie a quanti mi possono chiarire tale concetto.
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[2] Re: Stabilità circuiti reazionati

Messaggioda Foto UtenteTheodoro » 14 ago 2022, 9:59

Dovresti postare uno schema così che si possa avere fra le mani qualcosa di concreto su cui parlare.
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[3] Re: Stabilità circuiti reazionati

Messaggioda Foto UtenteRoswell1947 » 14 ago 2022, 12:47

A me interesserebbe capire il concetto in generale,indipendentemente da un particolare schema circuitale.
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[4] Re: Stabilità circuiti reazionati

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 14 ago 2022, 13:55

Purtroppomi è' troppo difficile e faticoso risponderti in modo esauriente
Posso solo chiosare le tue frasi :-) .

...ma non ho capito qualcosa nel concetto di stabilità.
E' un eufemismo, non hai capito, non solo qualcosa, ma il concetto.

Ho capito che quando si progetta un circuito, si impone che esso abbia un certo margine di fase per garantirne la stabilità ma non riesco a capire quali siano i motivi che potrebebro portare successivamente alla instabilità.

perché "succesivamente", intendi "ad anello chiuso" ?.; per certi valori c'è instabilità.


..,per cercare di garantire la stabilità devo far riferimento alla f.d.t del sistema reazionato nel dominio della frequenza ma quali potrebbero essere le variazioni nel circuito o dell'ingresso che potrebbero determinare instabilità (oscillazione o altro) ?
Non sono variazioni, ma i valori dei parametri del circuito, per i quali il sistema è instabile e con risposta oscillante o non soddisfacente.

Non mi è chiaro la relazione tra dominio della frequenza e possibili variazioni dell'ingresso o elementi circuitali che potrebbero portare alla instabilità dello stesso e in che modo si manifesta l'instabilità in uscita.
Non sono capace a spiegarlo semplicemente.

La teoria dei controlli consiste nello studio del sistema ad anello aperto ( più semplice matematicamente (di ordine inferiore) di quello ad anello chiuso) in modo da predire il comportamento di quello ad anello chiuso.

Ora in modo umoristico, ti faccio un esempio di sistema reazionato con risposta oscillante:
Hai disponibile una doccia con controllo flusso e miscelatore calda-fredda, l'ugello è connesso al miscelatore con un condotto lungo un metro circa:
Vuoi farti una doccia, apri il flusso, l'acqua nel condotto à fredda, agisci sul miscelatore per averla più calda, ma l'acqua rimane fredda finché non si esaurisce quella nel condotto.
Continui ad agire sul miscelatore, quando arriva la nuova acqua è troppo calda e ti scotti.
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[5] Re: Stabilità circuiti reazionati

Messaggioda Foto UtenteEtemenanki » 14 ago 2022, 14:04

Roswell1947 ha scritto:... si impone che sesso abbia ...

Nel senso che puoi decidere tu se sara' maschio, femmina o neutro ? :mrgreen: (scusa, non ho resistito ;-) )

Seriamente, detto cosi potrebbe significare troppe cose, come giustamente suggerito da Foto UtenteTheodoro, uno schema, anche di massima, potrebbe aiutare sia te', sia chi cerca di aiutare te' ;-)
"Sopravvivere" e' attualmente l'unico lusso che la maggior parte dei Cittadini italiani,
sia pure a costo di enormi sacrifici, riesce ancora a permettersi.
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[6] Re: Stabilità circuiti reazionati

Messaggioda Foto UtenteRoswell1947 » 14 ago 2022, 14:57

Mi scuso per alcuni errori ortografici ma scrivendo di fretta può succedere.Prendiamo p.es la configurazione non invertente con opamp e rete di retroazione resistiva e supponiamo che per una certa rete resistiva di retroazione R1 ed R2 si abbia un margine di fase pari p.es a 90 gradi (e quindi il circuito risulterebbe stabile) ,ora mi chiedo cosa dovrebbe succedere in questa situazione affinche il circuito vada in instabilità?dovrebbero variare i restori R1 ed R2 (p.es per invecciamento o derive termiche) ?ed il segnale di ingresso potrebbe innescare una situazione di instabilità anche se il sistema risulta stabile?
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[7] Re: Stabilità circuiti reazionati

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 14 ago 2022, 16:40

Provo a rispondere nel caso specifico.

Prendiamo p.es la configurazione non invertente con opamp e rete di retroazione resistiva e supponiamo che per una certa rete resistiva di retroazione R1 ed R2 si abbia un margine di fase pari p.es a 90 gradi (e quindi il circuito risulterebbe stabile),ora mi chiedo cosa dovrebbe succedere in questa situazione affinche il circuito vada in instabilità?

dovrebbero variare i resistori R1 ed R2 (p.es per invecciamento o derive termiche) ?

Con R2 fra ingresso " - " e uscita operazionale, Il guadagno dovrebbe essere G = (R2+R1)/R1,
la condizione peggiore per la stabilità è G = 1 unitario ( R1 infinita) , in cui la reazione è massima.
Non è credibile una variazione eccessiva di R1 e R2 dovute a invecchiamento e temperatura.

ed il segnale di ingresso potrebbe innescare una situazione di instabilità anche se il sistema risulta stabile?
Il caso peggiore è una variazione a gradino, o un impulso
Il segnale di ingresso teoricamente non influisce sulla stabilità. Oppure può creare una saturazione dell'ingresso dell'operazionale che però non dovrebbe creare instabilità
O_/
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[8] Re: Stabilità circuiti reazionati

Messaggioda Foto Utentelelerelele » 15 ago 2022, 9:41

Roswell1947 ha scritto:mi chiedo cosa dovrebbe succedere in questa situazione affinche il circuito vada in instabilità?dovrebbero variare i restori R1 ed R2 (p.es per invecciamento o derive termiche)

Per me, se il circuito è stabile rimane tale.
La variazione maggiore, dovuta ad invecchiamento, che potrebbe portare problemi, sono i soliti condensatori elettrolitici, hanno variazioni importanti, e potrebbero portare problemi del tipo.

saluti.
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[9] Re: Stabilità circuiti reazionati

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 15 ago 2022, 12:29

Roswell1947 ha scritto:..Ho capito che quando si progetta un circuito ,sia esso a transistori o ad opamp,si impone che sesso abbia un certo margine di fase per garantirne la stabilità ma non riesco a capire quali siano i motivi che potrebebro portare successivamente alla instabilità.Mi speigo meglio,per cercare di garantire la stabilità devo far riferimento alla f.d.t del sistema reazionato nel dominio della frequenza ma quali potrebbero essere le variazioni nel circuito o dell'ingresso che potrebbero determinare instabilità (oscillazione o altro) ?

Le variazioni del circuito che potrebbero renderlo instabile sono tutte quelle che riducono il margine di fase.
Il margine di fase si ridurrebbe se il valore dei componenti della rete di controreazione variasse in modo da introdurre ulteriori ritardi... ma perché ti preoccupano queste improbabili variazioni?
Roswell1947 ha scritto:Non mi è chiaro la relazione tra dominio della frequenza e possibili variazioni dell'ingresso o elementi circuitali che potrebbero portare alla instabilità dello stesso...

Cosa intendi per "possibili variazioni dell'ingresso"? Se intendi per "possibili variazioni del segnale di ingresso" allora non mi pare abbia senso: l'eventuale instabilità non dipende dal tipo o dalla variazione del segnale di ingresso ma solo dai valori dei componenti con cui il circuito è stato realizzato.
Roswell1947 ha scritto:...e in che modo si manifesta l'instabilità in uscita.Grazie a quanti mi possono chiarire tale concetto.

L'instabilità si presenta con la presenza di un segnale in uscita presente anche quando in ingresso non c'è nessun segnale, cioè se il circuito è instabile oscilla.
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[10] Re: Stabilità circuiti reazionati

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 15 ago 2022, 18:37

Le prime ragioni che mi vengono in mente che potrebbero portare un circuito stabile verso l'instabilita` sono piu` o meno queste.

La gia` nominata variazione dei parametri dovuto all'invecchiamento dei componenti (ad esempio anche l'ESR di un elettrolitico che invecchiando sposta la frequenza dello zero dovuta a C e ad ESR)

La variazione del punto di funzionamento del circuito: ad esempio variando la tensione di alimentazione puo` variare il guadagno di anello, sia per spostamento del bias e quindi della transconduttanza dei transistori, sia per altri motivi piu` diretti.

L'applicazione di particolari impedenze di sorgente o di carico: questo capita a radiofrequenza dove spesso i transistori sono caratterizzati con "aree proibite" sulla carta di Smith. Se il carico o la sorgente vaonn in quelle particolari aree di impedenza il circuito oscilla.

Una instabilita` dovuta a un particolare segnale di ingresso puo` capitare, ma di rado, il circuito deve essere non lineare e abbastanza permaloso!
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Plug it in - it works better!
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