Redaelli Paolo

La lezione vera e propria che intendo fare (di durata attorno ai 50 minuti) la farei introducendo gli oscillatori unendo, a definizioni generali, le diverse categorie e lo schema (a blocchi) di principio che spiega come un oscillatore viene 'pensato'. Questa lezione credo risulti comprensibile a vari lettori, anche digiuni di elettronica.... ma disponibili a voler seguire il piccolo filo rosso che unisce questa lezione iniziale.

Questo è solo un cappello inziale: ora affronto la 'benedetta' lezione di una cinquantina di minuti.

Essendo la prima lezione del (la metà del) modulo, l'inizio con una lezione frontale in cui, con molta calma e precisione individuo a che mi riferisco ed esplicito chiaramente tutti i passi degli algoritmi (matematici, deduttivi, logici,..) che è importante imparino i ragazzi

Visceriamo i contenuti delle unità didattiche (UD) di questa metà di modulo:
- Il criterio di Barkausen: dallo schema di Black alle condizioni generali: qui analizzo le basi teoriche degli oscillatori partendo dallo schema di Black e arrivando al criterio di Barkhausen;
- Oscillatori per bassa frequenza: a ponte di Wien, a sfasamento, in quadratura: applico la teoria appena vista in generale ai circuiti appena elencati (i primidue sono molto famosi);
- Oscillatori per alta frequenza: Colpitts, Hartley: analizzo le differenze per questi oscillatori e la diversa teoria implementativa, si parla di oscillatori a tre punti; prima spiego la semplice teoria poi la applico ai due (celebri) circuiti semplicemente sostituendo i componentirispetto allo schema base generale analizzato;
- Oscillatori al quarzo: concetto di stabilità dell’oscillazione, astabile al quarzo (descrizione): questa è un'appendice terminale nella quale introduco il 'quarzo'; a tutti gli effetti è un circuito risonante (le cui peculiarità dipendono dalle dimensioni e dalle direzioni lungo cui è 'tagliato' il quarzo) che ha caratteristiche ottime in termini di stabilità e precisione della frequenza di risonanza, permettendo di ottenere oscillatori di elevate prestazioni senza utilizzare filtri antieconomici.

Di solito, molte raccolte di successi discografici vengono intitolate 'le origini', dopo aver citato il nome dell'autore. In questo mio, caratterizzo i 'paletti' attorno a cui verterà lo sviluppo di questo (semi)modulo.

Io gestirei quest'unità di apprendimento (UdA) secondo il seguente percorso: qui indico solo il 'filo rosso' che legherà gli argomenti che tratterò, lasciando ai commenti collegati a quel post (passaggio dell'UdA) il compito di approfondire e/o commentare il post che ho creato.

Io ho deciso di partire dalla teoria più 'pura': dalla teoria sistemistica degli schemi a blocchi pervengo alla condizione (sempre sistemistica) che garantisce l'oscillazione del circuito (il celebre "criterio di Barkhausen"); poi la applico ai diversi circuiti, 'famosi' in letteratura (tecnica). Ri-specifico bene cosa sto intendendo: questo argomento lo utilizzo un poco come 'tappabuchi'. Il modulo completo lo svolgo in due diversi tempi dell'anno e, a seconda del tempo a disposizione deciderò cosa mettere o meno rispetto ai tempi che ho: mi impelle la necessità di svolgere temi d'esami di anni precedenti, assegnati in seconda prova all'esame di Stato; addirittura quest'anno pur essendo un tema di "Sistemi", avrei aiutato i ragazzi se avessi svolto i temi di "elettronica" degli scorsi anni.

Dal criterio di Barkhausen ricavo le condizioni di oscillazione esprimendole in funzione dei componenti di guadagno e di sintonia presenti nel circuito. Questo permette di abituare l'alunno all'iter da seguire per poter progettare-controllare un oscillatore (peraltro abbastanza simile alla progettazione/sintesi di un filtro attivo). Visto il procedimento per oscillatori in bassa frequenza, passo a quelli in alta frequenza: per questi secondi, cambiano solo i risultati ottenuti ma non il procedimento risolutivo. Questa parte di modulo (gli oscillatori) si conclude facendo riferimento ad oscillatori quarzati (al quarzo).

Il modulo scelto da me, riguardante i GENERATORI DI FORME D'ONDA, focalizza l'attenzione su tutti i circuiti in grado di generare un segnale d'uscita periodico senza averne a disposizione uno: alimentando il circuito, 'appare' in uscita il segnale che desidero, variabile nel tempo periodicamente. I generatori, a seconda della forma d'onda del segnale in uscita, si dividono in due categorie (le elenco nell'ordine cronologico col quale le affronto in classe):

Alla seconda categoria appartengono i circuiti che generano segnali sinusoidali mentre, alla prima categoria, appartengono i circuiti generatori di segnali di forma diversa, anche se solitamente intendiamo segnali a forma d'onda quadra (segnale d'uscita variante fra due soli stati possibili) o facilmente derivati da questi (come i segnali a forma triangolare). La prima categoria viene ulteriormente suddivisa in tre (sotto-)branche note come ASTABILI (due stati mai stabili), i MONOSTABILI (uno stato stabile ed uno no) ed i BISTABILI (entrambi gli stati stabili). Ad eccezione degli astabili, gli altri (due) tipi di multivibratori necessitano di un segnale (che dall') esterno, detto trigger che permette di abbandonare lo stato stabile in cui il multivibratore è. Questa seconda metà del modulo prosegue poi analizzando in dettaglio circuiti basati su amplificatori operazionali (OA), transistori o circuiti integrati (chip) dedicati per quel tipo di multivibrazione. L'ultima cosa importante da dire riguardo a questa metà del modulo è che la teoria che la supporta (i prerequisiti, per citare un termine 'tecnico') ha le sue radici nel programma del terzo e del quarto anno, specificatamente riguarda i generatori di clock, le basi teoriche sul funzionamento di transistors ed OA.

La seconda parte del modulo, riguarda i circuiti oscillanti, meglio noti come OSCILLATORI: i prerequisiti di questa parte sono relativi alle basi teoriche sul funzionamento di transistors ed OA, ed alla teoria dei circuiti retroazionati (positivamente e negativamente). Complessivamente, i prerequisiti riguardano gli anni addietro e quindi è importante il ripasso e la conoscenza delle basi cui mi son appena riferito (agli alunni raccomanderò di riguardare quegli argomenti, provvedendo ad un mini ripasso dei capisaldi una volta che mi serviranno per enucleare via via gli argomenti di questo modulo: andare a fare verifica/esercizi per rinsaldare questi "ponti" (prerequisiti) lo ritengo un'inutile impegno di tempo, a causa del fatto che sono argomenti troppo vasti).

Un accenno alla scansione temporale; questo modulo lo sviluppo in due periodi: la parte sui multivibratori la faccio ad inizio anno come logica prosecuzione del modulo sulle applicazioni degli OA (svolto alla fine del quarto anno) mentre la parte sugli oscillatori la svolgerò a fine anno, come argomento monografico con una profondità (dell'analisi teorica e della gamma di circuiti "visti") dipendente dal tempo che m'è rimasto a disposizione. Questo perchè, anche se è bello e molto utile per l'insegnamento, la progettazione a tavolino non può essere fedelmente seguita durante l'anno. Nonostante la previsione d'inizio anno, ci sono troppe variabili imprevedibili come la resa didattica della classe (con me insegnante e fra gli studenti), le festività ed i ponti di vacanza (che a seconda della materia possono incidere o meno sui tempi disponibili), le esperienza proposte dall'istituto (che, oltre a impegnare tempo, impegna anche risorse tecniche e cerebrali della classe e dell'insegnante), le decisioni ministeriali (che fissano la materia come seconda prova scritta o meno). Ecco che mi son tenuto l'argomento che qui tratterò (in questo blog estensivamente) come cuscinetto col quale affrontare comunque l'argomento senza pregiudicare le altre necessità (quasi tutte elencate appena sopra) per il corso del quint'anno.

Per iniziare ad affrontare l'argomento ritengo sia d'uopo comprendere il corso di Elettronica: scopo del corso è approfondire il mondo dell'elettronica. In terza si affronta il mondo digitale, partendo dalla codifica di numeri interi in binario, ottale, esadecimale e BCD, passando per l'algebra di Boole (George Boole 1815-1864, nella foto qui a sinistra) per arrivare fino agli integrati ULSI (Ultra Large Scale of Integration) come le memorie, i microcontrollori e i microprocessori. In quarta si affronta il mondo analogico e i suoi componenti fondamentali (diodi, transistori e amplificatore operazionale) nelle configurazioni circuitali di base. Il quint'anno è deputato ad applicazioni di quanto affrontato nei primi due anni per comprendere le applicazioni operative, specialmente a disposzione sul mercato.

Io ho deciso di sviluppare un argomento del quinto anno per una classe del corso di Elettronica e Telecomunicazioni di un I.T.I. Espando in moduli solo quest'anno (il quinto) perchè l'argomento scelto appartiene a questo anno di corso:
- applicazioni lineari dell'Amplificatore Operazionale (OA);
- applicazioni non lineari dell'Amplificatore Operazionale (OA);
- elettronica mixed signal (conversione dal mondo analogico al digitale e viceversa);
- filtri attivi;
- circuiti generatori di forme d'onda;

- elettronica di potenza.

Ciascun modulo approfondisce, oltre alla mera teoria, la conoscenza di circuiti integrati dedicati per ciascuna applicazione e largamente diffusi sul mercato. Il modulo che io ho scelto è il penultimo nell'elenco, "circuiti generatori di forme d'onda".
RP

"Cosa vuoi che faccia?
Io sarò una roccia
guai a quello che ti tocca..."
Cantava Adriano Pappalardo anni e anni fa.
Inizio con 'ricominciamo', anche se stavolta è un NOI maestatis. Ho intenzione di usare questo blog solamente per il corso del prof. Dovigo: come il precedentemente creato (assieme all'ingegner Colombo), lo userò a questo fine. Non voglio sminuire questo BLOG ma solo caratterizzarlo: dal momento che sarà per l'esame, questo BLOG ha una certa qual importanza, nel senso che non è 'solo' fatto a fine di divertimento ma ha anche una valenza importante....... almeno per me.

Nei post che via via si incontreranno, gestirò i punti richiesti dal docente che, non sono semplicemente delle priorità (fisime) Sue ma sono i punti fondamentali di una buona e solida preparazione di un valido (e validante) percorso didattico.