6.1.3. - Limitatore di precisione con partitore
Caratteristiche del circuito: limita il guadagno a 1/3 del suo valore quando la tensione di uscita supera il valore Voc = 5V; al di sotto di tale valore il guadagno è di -3.
Progetto: dovendo limitare il guadagno per una tensione Voc positiva, il catodo del diodo sarà collegato all'ingresso invertente, mentre il partitore resistivo sarà collegato a
-VCC, tensione di alimentazione negativa.
Quando il ramo contenente il diodo è interdetto, il circuito si comporta da amplificatore invertente, il cui guadagno deve essere -3.
Scegliamo per R1 il valore 3,3KO e per R2 il valore 10KO.
Quando la tensione di uscita supera il valore Voc = 5V, il guadagno deve ridursi ad 1/3 del valore iniziale, cioè deve valere -1.
Quando il diodo entra in conduzione, la resistenza R3 risulta in parallelo ad R2, quindi
Utilizzeremo il valore commerciale di 4.7KO.
Essendo Voc = 5V la tensione di uscita alla quale il guadagno deve essere limitato, dall'espressione
calcoliamo R4:
Per il quale utilizzeremo il valore commerciale di 15KO.
Con i valori dei componenti utilizzati ed una alimentazione di ±12V, avremo i seguenti valori teorici:
Riassumendo, la caratteristica di trasferimento dovrà presentare un tratto con pendenza -1 per Vi < ViS (= -1,56V) e Vo > Voc (= 4,68V); un tratto con pendenza -3 per Vi > ViS (=-1,56V) e Vo > Voc (= 4,68V).
In tabella sono riportati i valori rilevati sperimentalmente.
N |
Vi (volt) |
Vo (volt) |
N |
Vi (volt) |
Vo (volt) |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |
-9 -8 -7,5 -7 -6,5 -6 -5,5 -5 -4,5 -4 -3,5 -3 -2,5 |
10,9 10,9 10,42 9,94 9,46 8,98 8,49 8,01 7,53 7,04 6,56 6,06 5,57 |
14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 |
-2 -1,75 -1,5 -1,25 -1 -0,5 0 0,5 1 2 3 3,5 4 |
5,07 4,8 4,49 3,79 3,05 1,55 0,04 -1,55 -2,99 -6 -9,01 -10,53 -10,75 |
La caratteristica d'uscita è la seguente
Risultati sperimentali
Dalla transcaratteristica ottenuta, si rileva che la limitazione ha inizio per ViS = -1.5V e per Voc = 4,5V.
Per Vi < ViS e Vo > Voc la pendenza della transcaratteristica risulta di -1.
.
Per Vi > ViS e Vo < Voc si ha una retta di pendenza -3.
Oscillogramma
Essendo per Vi > ViS il guadagno di -3, abbiamo sollecitato l'ingresso con un segnale ad onda triangolare di ampiezza 6V di picco-picco e frequenza 1KHz, al fine di non saturare l'uscita.
L'oscillogramma rilevato è stato il seguente.
