7. - PROGETTO DI PROTOTIPI E LORO COLLAUDO
7.1. - Progetto di un generatore di tensione di riferimento di 10V con singola alimentazione
Dati: VCC = +12V ; VZ = 6.2V ; IZ = 7mA ; VO = 10V ; I1 = 1mA .
Lo zener utilizzato è di ½W con VZ = 6,2V .
Calcolo di R:
per il quale utilizzeremo il valore commerciale di 680O.
Calcolo di R1 e RP:
Il trimmer resistivo RP è necessario, data la tolleranza del 5% delle resistenze utilizzate e l'incertezza sul valore della tensione di zener VZ, per tarare a 10V la tensione di uscita.
Bisogna determinare il valore di RP in modo da ottenere teoricamente 10V di uscita col cursore posizionato al centro.
.
Posto RP = 1KO si ottiene per R1:
per il quale utilizzeremo il valore commerciale di 5,6KO.
Calcolo di R2 e R3:
Dovremmo ottenere una tensione di uscita di 10V con il cursore del trimmer in posizione centrale, e una tensione Vi di ingresso che si calcola nel seguente modo:
.
Poiché l'amplificatore operazionale è in configurazione non invertente, la tensione di uscita sarà:
,
dalla quale si ricava il rapporto R3/R2:
.
Posto R2 = 33KO, calcoliamo il valore di R3:
per il quale utilizzeremo il valore commerciale di 22KO.
7.1.1. - Risultati sperimentali
Si è misurata la tensione di uscita con il cursore del trimmer nella posizione A e nella posizione B.
I valori sono risultati i seguenti:
cursore in A VO = 10V
cursore in B VO = 8,6V
Essendo uno degli estremi dell'intervallo delle tensioni di uscita 10V, invece che un valore centrale di questo, si è misurata la tensione ai capi dello zener, che è risultata di 6V invece che dei preventivati 6,2V. Il motivo di ciò è da ascriversi al valore di corrente di zener IZ imposto, insufficiente a portare la tensione dello zener esattamente a 6,2V.
A conferma di quanto detto, si è rilevata per punti la curva caratteristica del diodo zener usato e la si è riportata nell'appendice.
7.1.2 - Ricalcolo del circuito e verifica
Al fine di ottenere una tensione di uscita di 10V con il cursore del trimmer RP posizionato circa al centro, si ricalcola il circuito utilizzando come valore della tensione di zener quella misurata.
Essendo il valore di VZ minore del precedente, disporremo di una tensione Vi inferiore alla precedente, per cui bisognerà aumentare l'amplificazione, cioè ricalcolare R2 e R3.
Ricalcolo di R2 e R3:
e
.
Posto R2 = 33KO, calcoliamo il valore di R3:
per il quale utilizzeremo il valore commerciale di 27KO.
Valori misurati sul circuito modificato:
cursore in A VO = 9,4V
cursore in B VO = 10,5V
Quindi, agendo su RP, possiamo tarare l'uscita a 10V col cursore del trimmer posizionato circa al centro.
