Relazione su Circuito Stabilizzatore e Limitatore di Corrente

impedenza di uscita nulla (alcuni W, fino ad alcuni centesimi di W

le caratteristiche non variano con la temperatura

off-set nullo, cioè tensione di uscita nulla con tensione differenziale di ingresso nulla

banda passante infinita: curva di risposta in potenza lineare dalla continua fino ad un valore limite dipendente dal guadagno

richiede amplificazione duale

molti tipi hanno la protezione contro i corto circuiti in uscita

pregevole è l'ampia possibilità di escursione del segnale di uscita che può arrivare all'80/90% della tensione di ingresso

la tensione di alimentazione ha valori tipici che variano tra due e ventidue volt

Come amplificatore operazionale utilizziamo il circuito integrato LM 741, i cui collegamenti sono rappresentati nello schema seguente.

Il circuito integrato dovrà essere alimentato con una tensione duale (+15 e -15V); l'ingresso invertente [-] è costituito dal piedino 2, mentre quello non invertente [+] dal piedino 3; il piedino che costituisce l'uscita è invece il numero 6. Gli altri collegamenti non sono necessari per l'esperienza che dobbiamo effettuare e quindi rimarranno scollegati.

Cenni sul Circuito Stabilizzatore

Esso è un circuito che ci permette di alimentare un carico variabile con una tensione fissa ad un valore prestabilito.

Nella nostra esperienza visualizzeremo due valori di soglia della tensione ben definiti tramite l'utilizzo di un Trimmer nel circuito. Vediamo qui di seguito il circuito dello stabilizzatore di tensione:

I valori che troviamo segnati nel circuito naturalmente sono stati calcolati in precedenza. Per prima cosa abbiamo deciso la tensione di uscita stabilizzata del circuito che sarà di 12-14V a seconda della variazione del Trimmer. L'Alimentazione del circuito dovrà essere almeno il doppio della tensione di uscita stabilizzata: quindi alimenteremo il circuito con 28V.

Il diodo Zener utilizzato nel circuito sarà invece da 5,1V. Dimensioniamo quindi la R_Z:

La corrente I₊ sarà quella che scorre  sull'ingresso non invertente dell'operazionale. Questa corrente dovrà assumere un valore di circa 10mA. Quindi avremo:

Ora fissiamo il valore di R_T che è la somma delle tre resistenze R₁, R₂ e R_p. Il valore di questa somma verrà fissato a 50 KΩ. Quindi avremo:

 

Dalla formula che ci permette di ottenere la tensione di Zener, ricaviamo la formula inversa che ci permette di trovare R₂ con dei semplici calcoli. Quindi avremo:

Dopo aver trovato R₂ dobbiamo trovare le altre due resistenze. Troviamo R_p con la seguente legge:

.e quindi sottraendo la R₂ trovata precedentemente:

Con la semplice legge di R_T, infine, otteniamo R₁:

Fisseremo poi la resistenza posta alla base del transistor ad un valore di 100Ω.

Cenni sul circuito Limitatore

Esso è un circuito che ci permette di alimentare un carico variabile con una corrente che non supera mai il valore di corrente massima erogabile. Vediamo qui di seguito il circuito del limitatore di corrente:

Naturalmente dovremo anche in questo circuito dimensionare i vari componenti. Una parte del lavoro è già stata fatta precedentemente perché lo schema dello stabilizzatore è uguale a quello del limitatore; quindi teniamo i valori di resistenza calcolati in precedenza.

Limiteremo la corrente a 200 mA.

Troviamo quindi solo il valore di R sapendo che la corrente max è di 200 mA, che la V_BE del transistor è 0,7 utilizziamo la seguente legge.

Conclusioni

Montato il primo circuito verifichiamo che l'uscita sia ad una tensione fissa che modificheremo con il trimmer. La tensione varierà dai valori prestabiliti di 12 e 14V Cambiando poi la resistenza di carico notiamo che la tensione di uscita non varia.

Per il secondo circuito, a seconda della variazione del carico, notiamo che la corrente rimarrà sempre sotto il livello di corrente prescelto di 200 mA.