Elettronica pratica/Altri componenti

Generatore di tensione ideale

Una sorgente di tensione ideale è un componente elettronico fondamentale che genera una tensione costante tra due punti a dispetto di qualsiasi altro vi sia connesso. Poiché è ideale, alcune configurazioni circuitali non son consentite, come i circuiti in corto, che darebbero luogo ad una corrente infinita. (I=V/0).

Una analogia idrica sarebbe una pompa con dei sensori di pressione su tutti e due i lati. La differenza di pressione tra il lato d'entrata e quello d'uscita viene costantemente misurata, indipendentemente dalla pressione assoluta di ciascun lato, e la velocità della pompa viene regolata affinché la differenza di pressione rimanga costante.

Le sorgenti di tensione reali, quali le batterie, gli alimentatori, i dischi piezoelettrici, i generatori, le turbine a vapore, etc. hanno una impedenza interna (in serie con la sorgente ideale di tensione), che è molto importante che venga compresa.

Sorgenti di corrente ideali

Una sorgente di corrente ideale è un componente elettronico fondamentale che fornisce una corrente costante attraverso una sezione di circuito, senza badare a qualunque altra cosa sia ad essa collegata. Poiché è ideale, alcune configurazioni circuitali non sono permesse, come i circuiti aperti, che creerebbero una tensione infinita.

Una analogia idraulica sarebbe una pompa con un flussometro, che misuri l'ammontare di acqua che scorre nell'unità di tempo e vari la velocità della pompa affinché il flusso di corrente rimanga costante.

Le sorgenti di corrente reali, quali le batterie, alimentatori di potenza, dischi piezoelettrici, generatori, etc. hanno una impedenza interna (in parallelo con la sorgente), che è molto importante comprendere.

Le sorgenti reali si comportano generalmente più come sorgenti di tensione che di corrente, poiché l'impedenza interna in serie è molto bassa. La sorgente di corrente può venire ottenuta da una sorgente di tensione con un circuito come lo "specchio di corrente".

Sorgenti dipendenti

Una sorgente dipendente è una sorgente di tensione o di corrente, dipendente da un altro valore all'interno del circuito, normalmente un'altra tensione o corrente. Tipicamente, queste sorgenti sono utilizzate nei modelli ed analisi circuitali.

Ci sono quattro tipi fondamentali di tali sorgenti.

Sorgenti di tensione a controllo voltmetrico (VCVS)

Questa è una sorgente di tensione il di cui valore è controllato da un'altra tensione posta in un alto punto nel circuito. La sua uscità è tipicamente data come $V_{o}=AV_{c}$, in cui A è un fattore di guadagno e V_c è la tensione di controllo.

Un esempio di una tale sorgente può essere un Amplificatore idealizzato, dove A è il fattore di guadagno dell'amplificatore.

Sorgente di tensione controllata a corrente

Questa è una sorgente di tensione il cui valore è controllato da una corrente posta in un altro punto nel circuito. La sua uscita è tipicamante data come $V_{o}=AI_{c}$, in cui A è un fattore di amplificazione e I_c è la corrente di controllo.

Sorgente di corrente a controllo di tensione

Questa è una sorgente di corrente il cui valore è controllato da una tensione in altro punto nel circuito. La sua uscita è data tipicamente come $I_{o}=AV_{c}$, dove A è il fattore guadagno e V_c è la tensione di controllo.

Sorgente di corrente a controllo di corrente

Questa è una sorgente di corrente il cui valore è controllato da una corrente in altro punto nel circuito. La sua uscita è data tipicamente come $I_{o}=AI_{c}$, dove A un fattore guadagno e I_c è la corrente di controllo.

Un esempio di questa sorgente è un Transistor a giunzione bipolare idealizzato, del quale si può pensare come ad una piccola corrente che ne controlla una più grande. In modo specifico, la corrente di base, I_b è il controllo e la corrente del collettore, I_b è l'uscita.

Interruttore

Un interruttore è un dispositivo meccanico che connette e disconnette due parti di un circuito.

Un interruttore è un corto circuito quando è chiuso.

ed è un circuito interrotto quando è aperto.

Quando un interruttore viene chiuso, esso completa un circuito e consente che la corrente scorra. Quando viene aperto, esso crea un intervallo d'aria ( a seconda del tipo di interruttore), e dato che l'aria è un isolante non scorre più alcuna corrente.

Un interruttore è un apparecchio che determina l'apertura o la chiusura di un circuito elettrico.

Solitamente, l'interruttore ha due elementi metallici chiamati contatti che si toccano per completare un circuito, e si separano per interromperlo. Il materiale dei contatti viene scelto valutando la sua resistenza alla corrosione, poiché la maggior parte dei metalli formano degli ossidi isolanti che impedirebbero all'interruttore di funzionare. Talvolta i contatti vengono placcati con metalli nobili.

Possono essere progettati così da strofinarsi l'un l'altro per rimuovere qualsiasi contaminazione. Conduttori non metallici, quali le plastiche conduttrici, sono talvolta usate. La parte mobile che applica la forza operante sui contatti si chiama attuatore.

Disposizione dei contatti

Gli interruttori possono essere classificati secondo la disposizione dei loro contatti. Alcuni contatti sono normalmente aperti fino a quando siano chiusi dall'azione dell'interruttore, mentre i contatti normalmente chiusi ne vengono. aperti. Un interruttore con entrambi i tipi di contatti si chiama commutatore.

I termini polo (pole) e posizione (throw) sono usati per desriverne i contatti. Un polo è un gruppo di contatti che appartengono ad un circuito singolo. Una posizione è una delle due o più posizioni che un interruttore può assumere.

Questi termini danno luogo alle seguenti abbreviazioni.

• S (singolo), D (doppio).
• T (posizione), CO (commutatore)
• CO=DT

(singolo|doppio) polo ((singolo|doppio) posizione|commutatore)

• SPST = una via una posizione, un semplice interruttore apri/chiudi;
• SPDT = una via due posizioni, un semplice commutatore o interruttore aperto-chiuso-aperto;
• SPCO= commutatore ad un polo, equivalente a SPDT;
• DPST = doppio polo singola posizione, equivalente a due interruttori SPST azionati da un singolo meccanismo;
• DPDT = doppio polo doppia posizione, equivalente a due interruttori SPDT azionati da un singolo meccanismo;
• DPCO= commutatore bipolare, equivalente ad un DPDT.

Gli interruttori con un numero maggiore di poli o posizioni possono venire desritti sostituendo la S o la D con un numero.

Interruttori orientati

Un interruttore orientato è uno che contiene una molla che riporta l'attuatore ad una certa posizione. La notazione "aperto-chiuso" può essere modificata col porre delle parentesi attorno a tutte le posizioni meno a quella di riposo. Per esempio, un interruttore (chiuso)-aperto-(chiuso) può venire chiuso muovendo l'attuatore in tutte e due le direzioni dal centro, ma ritorna alla posizione centrale di aperto non appena l'attuatore venga rilasciato.

L'interruttore a bottone momentaneo a spingere è un tipo di interruttore orientato. Questo dispositivo fa contatto quando il bottone viene premuto e lo interrompe quando viene rilasciato.

Tipi speciali

Gli interruttori possono essere progettati per rispondere a qualsiasi tipo di stimolo meccanico: per esempio, alla vibrazione, alla inclinazione, alla pressione atmosferica, al livello di un fluido, alla rotazione di una chiave, al moto lineare e rotatorio.

L'interruttore ad inclinazione a mercurio consiste di una goccia di mercurio all'interno di un bulbo di vetro. I due contatti passano attraverso il vetro, e vengono cortocircuitati quando il bulbo viene inclinato per fare sì che il mercurio rotoli su di essi.