Tuesday, November 21, 2006

 

I forgot...

Ero troppo preso nella lezione che avevo dimenticato di indicare la bibliografia di riferimento. certo, questo non è un articolo scientifico, un saggio o un libro di testo ma ritengo sia opportuno indicare una mini-bibliografia....
Di solito a maggio dell'anno precedente, si sceglie il testo per l'anno futuro: qui vorrei fare una disamina dei testi che ho valutato, lasciando per ciascuno il mio parere poi, per i ragazzi indicherò il testo che mi piace di più.

Bibliografia
Per ciascuna collana di testi, indico l'autore (gli autori), l'anno di prima pubblicazione del testo e la casa editrice, poi indicherò i tre voluimi del triennio finale dell'ITI in ordine cronologico di adozione: il primo testo è per il terzo anno, il secondo per il quart'anno e il terzo per il quinto anno. A seguire l'elenco appena illustrato:
1. “Elisabetta Cuniberti, Luciano De Lucchi”, 2002 Petrini
- Elettronica digitale
- Elettronca analogica vol. A
- Elettronica analogica vol. B;
Sono testi (anche se evoluzione di 'Elettronica 1', 'Elettronica 2', 'Elettronica 3', scritti dai medesimi autori) ormai datati. Buona edizione anche se personalmente non mi piace moltissimo. Li adottavamo, per il terzo e quarto anno, quando iniziai ad insegnare ma in seguito ho adottato altri testi, che mi son sembrati meno didascalici e (in varie parti) superficiali.

2. “Gabriele Riffaldi”, 1997 ETAS (McGraw-Hill Italia)
- Corso di elettronica per Elettronica e telecomunicazioni (digitale);
- Corso di elettronica per Elettronica e telecomunicazioni (analogica);
- Corso di elettronica per Elettronica e telecomunicazioni (generazione ed elaborazione dei segnali);
Testo che era in adozione in quinta (quando iniziai ad insegnare). Molto rigoroso e completo (forse troppo), anche se mancava della divisione in moduli ed unità di apprendimento. Presenta un’ampia gamma di problemi risolti e da risolvere (con l’indicazione del paragrafo in cui la teoria è svolta) tanto che non riuscii a farli risolvere tutti dagli alunni.

3. “Enrico Ambrosini, Ippolito Perlasca”, 2002, Tramontana
- Corso di elettronica sperimentale ABC/1 (con volumetto di datasheets, M1);
- Corso di elettronica sperimentale A2 (con volumetto di datasheets, M2);
- Corso di elettronica sperimentale B2 (con volumetto di datasheets, M2);
- Corso di elettronica sperimentale C2 (con volumetto di datasheets, M2);
- Corso di elettronica sperimentale A3;
- Corso di elettronica sperimentale B3;
- Corso di elettronica sperimentale C3;
Testi molto didattici e ordinati secondo le ultime disposizioni ministeriali, dedicati a tre corsi di studio in cui c'è la materia 'Elettronica': i volumi 'A' sono per l'indirizzo "Elettronica", i 'B' per "Informatica ABACUS" e il 'C' credo per indirizzo "Telecomunicazioni". Il primo anno del triennio è proposto un testo indipendente dall'indirizzo scelto, poi a seconda dell'indizioo si sceglieranno i tomi 'A' (A2, A3), 'B' (BC2, B3) o 'C'(BC2, C3). Un limite che riscontrai in questi testi erano i volumi del quint’anno (A3, B3, C3), abbastanza imprecisi e approssimativi su alcune parti cui tenevo. Ho apprezzato la divisione degli argomenti nei concetti necessari in paragrafi, cui si aggiungono approfondimenti (argomenti difficili, non indispensabili che spiegano approfondendo aspetti per lo studioso curioso), esercizi risolti e da risolvere in fondo al capitolo, con tanto di riferimento ai paragrafi in cui si è spiegata la teoria cui il problema è riferito. Possiede anche una nutrita gamma di simulazioni implementate con Multisim (Electronic Workbench) che propone allo studente, stimolandolo a provare, pur fornendo i risultati delle simulazioni proposte. Da quest’anno è in stampa una nuova edizione, probabilmente migliorata che, non avendo ancora valutato, non ho deciso di adottare.

4. “Enrico Ambrosini, Ippolito Perlasca”, 2002, Tramontana
- Elettronica modulare Tomo 'A' (+ manuale di datasheet);
- Elettronica modulare Tomo 'B';
- [...]
- Elettronica modulare Tomo ‘R’
[Per un totale di 16 tomi e 2 datasheets (facoltativi)]
Testi con la stesa struttura e contenenti circa gli stessi argomenti sviluppati nella collana precedente ma suddivisi secondo 16 tomi (da ‘A’ a ‘R’, oltre a due datasheet). Il docente decide quali tomi utilizzare e quali no, il ‘problema’ sta nel fatto che alcuni argomenti sono ripetuti su due o tre tomi mentre, si rischia di acquistare un tomo solo per un modulo (capitolo), tralasciando il resto del volume. Questa è una nuova difficoltà nella didattica perchè lo studente oltre a scordarsi il volume può sbagliare nel portare il tomo necessario alla lezione.
5. “Enrico Ambrosini”, 2002, Tramontana
- L’elettronica digitale;
- L’elettronica analogica;
- L’elettronica applicazioni;
Recente produzione del solo Ambrosini, caratterizzata da nuovi esercizi e simulazioni cui è unito un linguaggio più semplice e diretto nelle spiegazioni. La struttura rimane quella dei volumi cui Ambrosini collaborò alla stesura e che prima abbiamo mostrato. M'è piaciuto e l'ho adottato proprio da quest'anno: non v'è alcun secondo intento, come qualche professore universitario (o anche mio collega) che adotta il testo che lui stesso ha scritto.
6. “G. Licata, G. Torre”, 2003, Thecna (Paravia Bruno Mondadori editore)
- L’elettronica digitale;
- L’elettronica analogica vol. 1;
- L’elettronica analogica vol. 2;
Moderna produzione di Licata, già autore di apprezzati testi per il corso di "Sistemi" per elettronici, presenta un testo molto bello e con le suddivisioni richieste dalla moderna didattica scolastica. Possiede un discreto numero di esercizi svolti e da risolvere anche se ‘tradisce’ la formazione sistemistica (o sistemica) (credo) dell'autore: gli esercizi non sono ‘puri’ di elettronica ma richiamano spesso alla teoria dei sistemi. Per le simulazioni, gli autori si son affidati a LabView, software di simulazione molto vicino alla teoria dei sistemi più che a quella strettamente elettronica (hardware), come Multisim.
É la collana che avevo scelto come seconda e che avrei adottato se l’ultima di Ambrosini non mi avesse appassionato di più.
7. “Enrico Sacchi, Giuseppe Biondo”, 2003, Hoepli
- Elettronica digitale;
- Elettronica analogica;
- L’elettronica applicata;
Sul mercato dal 2003, è prodotto dalla coppia di autori del manuale di elttronica e telecomunicazioni (anch'esso edito dalla Hoepli) che da almeno un ventennio accompagna gli studenti all’esame di maturità. Se è apprezzabile il rigore e la precisione del manuale, qui l’eccessiva teoria appare quanto meno stucchevole perchè rischia di tenere gli alunni scollegati dal vissuto impedendo loro di poter realmente somatizzare la materia, che necessita di molta concretezza. L’ho apprezzato personalmente ma non l’ho giudicato adatto agli studenti, da esso traggo approfondimenti e spiegazioni che poi spiego in classe.

Sitografia:
http://www.salesianisesto.it : utilizzo questo sito (quello della scuola in cui insegno) per inserire materiale cui gli studenti possono attingere: datasheets di componenti, articoli tecnici che mi paiono particolarmente significativi, esercizi e relative correzioni (compiti in classe compresi);
http://www.analog.com :per conoscere meglio gli ADC ed i DAC, oltre ai componenti inerenti quelle due conversioni e ad applet costruire per spiegare interattivamente il funzionamento di un ADC(DAC);
http://www.national.com :sito di elettronica molto fornito di datasheets, foglio applicativi realmente calati nelle applicazioni, (anche dal punto teorico, oltre che pratico operativo) e di semplici spiegazioni teoriche di fenomeni/dispositivi elettronici;
http://www.ti.com :sito con moltissimi datasheets, fogli applicativi e circuiti basati su circuiti integrati dell'azienda;
http://www.st.com :come il ti.com ma perapplicazioi più specifiche nei campi ‘automotive’, MCU e memorie;
http://www.philips.com :sito utile per dispositivi moderni in ambito automotive, memories e MCU, ed altro ancora
http://www.ednmag.com : sito di EDN, una rivista per gli ingegneri elettronici ma che pubblica molto materiale accessibile anche a profani (studenti... con rispetto)
Ce ne sono altri di siti ma ritengo possa basta, se me ne verranno in mente altri li aggiungerò.
PR

Wednesday, November 15, 2006

 

Per migliorare

Non basta pretendere d'aver fatto il meglio possibile rilassandosi sugli allori, è necessario verificare l'operato perchè gli alunni e noi, con il passare degli anni, evolviamo (e, dopo una certa età non in meglio...).
Ecco allora la necessità di valutare l'impatto di quanto fatto sul'apprendimento della classe, decidendo come modificare, accorciare, allungare le varie parti componbenti l'UD ed il modulo. Perchè quanto fatto sia valido è sempre necessario mettersi in discussione e chiedersi che fare per ottenere il meglio possibile dai ragazzi coi quali ogni giiorno ci troviamo a vivere. Ad esempio, lo scorso anno insegnai 'Elettronica' in due terze e feci molta fatica a lavorare per diversi motivi; quest'anno lavoro molto meglio con le due classi terza che ho: non è solo perchè l'anno scorso mi son rinfrescato gli argomenti ma anche a causa dell'empatia che si riesce a creare nel rapporto tra docente e discenti. L'anno scorso tolsi un argomento-cuscinetto dal programma, quest'anno(essendo in 'vantaggio' sulla tempistica rispetto all'anno scorso) ritengo di riuscire a svolgere quell'argomento-cuscinetto e, forse, riuscirò a svolgere meglio anche una parte chwe lo scorso anno solo accennai. Sono casi di revisione ragionata del proprio operato e della propria evoluzione didattica, 'in corsa' e a consuntivo. Termino questo post con una frase che sempre mi ha motivato:
"Noi gente delle strade sappiamo che questo è il lkuogo della nostra santità.."
PR

Tuesday, November 14, 2006

 

Agli sgoccioli...

La mia UD non è finita: manca la correzione della verifica, svolta prima della consegna delle verifiche. Il giorno della consegna delle verifiche corrette, svolgo tutti i quesiti della verifica spiegando la soluzione corretta richiesta da me e analizzando gli errori più frequenti, particolari o rilevanti per aiutare alla comprensione; poi consegno le verifiche e chiamo i singoli alla cattedra per firmare il voto sul loro libretto personale: è quello il momento in cui ciascuno chiede spiegazioni, chiarimenti, approfondimenti sul proprio compito, a fronte della correzione alla lavagna, delle proprie convinzioni (spero derivanti dallo studio), dal confronto del proprio compito con quello dei compagni. La parte didattica finisce qui, restano solo gli appelli di recupero della verifica, in diverso numero e modalità a seconda del periodo dell'anno in cui siamo.

In caso di verifica insufficiente, fornisco la possibilità di recuperarla nelle prime due settimane del seguente trimestre, ovvero l'ultima settimana prima degli scrutini se nel terzo trimestre (questo è, ad onor del vero, previsto/richiesto dal mio istituto).
Per mantenere alta la tensione verso la mia materia, pretendo che alla fine dell'anno tutte le verifiche siano sufficienti: se così non è assegno il debito. Questo anche se la media è ben più che sufficiente, metto '5/10' poi, se il ragazzo recupera assegno il voto che ritengo meritato (magari '7/10' o anche '8/10' sulla pagella) oppure rimetto la mia decisione al consiglio di classe spiegando la situazione: quest'anno ho avuto due ragazzi in quest'ultima situazione, un ragazzo ha avuto condonato il debito mentre un altro (in un'altra classe) ha "mantenuto" il debito.
PR

 

Valutazione

"Finalmente" siamo alla parte relativa alla valutazione. Io solitamente NON faccio mai valutazioni orali che lascio ai colleghi di italiano, salvo poi passare tutto il mese di maggio dell'ultimo anno ad interrogare monograficamente ciascun alunno: in un'ora (per ciascun alunno), l'allievo si presenta dichiarando di aver preparato un argomento (corposo) ed io lo interrogo su tutto quell'argomento; le interrogazioni, programmate, danno la possibilità a ciascuno di presentarsi adeguatamente preparato; il confronto con la classe, per esprimere la valutazione meritata dall'interrogato, a giudizio dei suoi compagni, ottengo un secondo risultato: l'iniziale valutazione di ogni ragazzo e la successiva mia valutazione motivata, mi permette di mostrare cosa conta (e quanto) all'esame di Stato ma anche come può essere soggettiva una valutazione.
Eccoci alla verifica: cerco di somministrarla con i crismi della istituzionalizzazione, nel senso che prenoto l'aula magna, distanzio i ragazzi, somministro la verifica e poi gliela faccio svolgere come se fossimo all'esame di Stato. Le prime volte, in terza, i ragazzi soffrono questa modalità ma poi familiarizzando con essa, non soffrono più evitando il blocco che potrebbe presentarsi all'esame di Stato.
Nella prova scritta proporrò esercizi da risolvere, circuiti da dimensionare e teoria da esporre. Per essere più precisi:
- gli esercizi da risolvere, sono esercizi di difficoltà commensurabile con quelli proposti in classe (ma mai identici); li invento o li prendo dal testo scegliendoli fra circuiti non proposti a lezione (perchè non di stretta pertinenza con le basi ritenute minime e necessarie), esercizi da svolgere (magari anche assegnati per casa ma VOLUTAMENTE non corretti) o presi da altri testi, non adottati a scuola (ho a casa SEI collane complete del corso di elettronica, cui mi riferisco nel preparare le lezioni, per completare quanto presentato sul libro di testo adottato e che elencherò in futuro post);
- i circuiti da dimensionare, sono le stesse configurazioni viste a lezione in cui chiedo di calcolare il valore dei componenti perchè si ottengano ben determinati parametri per quel circuito;
- la teoria da esporre, a volte scade in meccaniche dimostrazioni mentre, più spesso, ha lo scopo di capire cosa lo studente ha capito: formulo affermazioni da confutare in base alla teoria, chiedo previsioni circa il comportamento di un determinato circuito o come si comporterebbe un circuito se gli vemissero cambiati uno o più paranetri....
La griglia di valutazione che redigo (diversa da verifica a verifica) la faccio di tipo sommativa: un 'compito in bianco' equivale al voto '0/10' (anche se il registro elettronico ammette un voto minimo pari a '1/10'), così un compito tutto esatto permette di ottenere 10/10. Assegno a ciascun esercizio un punteggio (in centesimi) a seconda della lunghezza, della difficoltà e dell'impegno necessario e faccio in modo che la somma dei punteggi degli esercizi porti a '100'.
La griglia che redigo è però 'dinamica' nel senso che, correggendo, la modifico: se, ad esempio, qualcuno m'ha spiegato meglio introducendo la spiegazione di qualcosa che non prevedevo oppure che credevo non arrivassero a capire (fare), aggiungo un ulteriore punteggio (pochi centesimi) che porta la valutazione sforare quota '100'. Inoltre, per uniformare la mia valutazione, correggo a tutti i ragazzi lo stesso esercizio per poi passare al successivo: così facendo ho una migliore omogeneità valutativa per ciascun esercizio; se corregggessi un compito interamente, uno stesso esercizio lo correggerei ad una distanza temporale troppo marcata e rischierei di valuatre diversamente uno stesso compito. Questa è una eventualità che vorrei evitare perchè il confronto fra compiti è la prima cosa che fanno i ragazzi, per poter lucrare qualche frazione di voto in più.
PR

Monday, November 13, 2006

 

Concludendo..

Concludo spiegando tutto ciò che posso fare, come lo faccio ecc, ecc per fornire un quadro completo di questa UD che ho sviluppato.

Lavorando in un I.T.I., ma soprattutto trovandomi ad insegnare in una scuola molto organizzata (che "leccata"!), ho a disposizione molti mezzi.
Prima di arrivare alla somministrazione della verifica, vado in laboratorio e assegno un'esercitazione basata sull'oscillatore a ponte di Wien (di solito richiede 4 ore), se addirittura mi avanza molto tempo, introduco una seconda esercitazione basata sull'oscillatore a sfasamento sulla falsariga di quella sull'oscillatore a ponte di Wien.
Qui la tempistica è abbastanza articolata perchè ho a disposzione solo 2 ore/settimana in laboratorio così, una nuova esercitazione richiede 2 settimane se realizzata praticamente (4 ore), oppure una sola (2 ore) se simulata al PC. L'esercitazione consisterà semplicemente nel chiedere che venga progettato un oscillatore (a ponte di Wien prima e a sfasamento dopo) che oscilli ad una certa frequenza: ai ragazzi spetta la realizzazione del circuito; data la configurazione base (schematizzata in un post precedente) e le formule di calcolo della frequenza di oscillazione (sul libro ma anche identiche a quelle che ho fatto ricavare a casa per compito), i ragazzi mi chiedono i componenti del valore a loro necessario, implementano il circuito ed effettuano le misure sul circuito per verificare il funzionamento previsto.
La conclusione dell'esercitazione non è nel semplice lavoro ma in una relazione che, preparata a casa singolarmente (nonostante il lavoro in classe sia svolto a coppie) e consegnata circa 10 giorni dopo, conterrà sia le basi teoriche del lavoro (approfondite non in dettaglio ma per sommi capi) che i risultati del lavoro con la spiegazione delle cause che hanno portato a quei risultati, accurati o meno rispetto a quanto previsto.
Riguardo le altre UD non svolgo attività laboratoriali, dedicando solo lezioni in classe. Non dico esclusivamente frontali, ma svolte anche con simulazioni in classe. Non mi fermo alla lezione frontale: ho a disposizione il laboratorio in cui, oltre alla pratica realizzazione dei circuito posso far simulare i ragazzi al proprio PC (uno per ogni coppia di alunni) oppure mostrar loro sui rispettivi PC la simulazione che io implemento al mio PC (server). Grazie al programma MasterEye posso decidere i privilegi dei vari PC del laboratorio, cosa visualizzare e che restrizioni applicare a ciascun PC . In classe oltre alla lezione frontale, posso portare un carrello multimediale col quale proiettare lucidi, lezioni multimediali (precedentemente da me realizate con powerpoint, excel, flash,...), navigare in rete per mostrare applet di applicazioni, datasheet di componenti (che 'attingo' dai siti delle industrie "semiconduttrici", le cosiddette "foundries") ecc, ecc... Molto utili sono le applet che la Analog Devices realizza: io, essendo iscritto alla loro mailing list, ne ricevo un paio al mese... Ma non solo, scarico anche datasheet completi (con tanto di "posting permission" ottenuto preventivamente per iscritto da quelle aziende) che rendo disponibili nel sitro della scuola (www.salesianisesto.it , "COMPITI e SUSSIDI", "Dalla P alla R", "Redaelli Paolo"): spesso invito i ragazzi a cercare in rete quei documenti oppure gli dico di andarseli a leggere/scaricare dalla mia zona all'interno del'appena citato sito della scuola. E' anche questa una modalità di apprendimento: il ricercare materiale e la curiosità tipica dei giovani 'dovrebbe' fare da stimolo all'apprendimento...
Manca (infine) la verifica, che svilupperò in un post successivo.
PR

 

"E poi e poi.."

Proseguo con il parallelo musicale, se all'inizio ho citato Pappalardo, qui proseguo citando l'inizio di Canzone della bambina portoghese di Guccini...
Siamo alla volta successiva: vado a correggere l'esercizio (peraltro facile, anche se non immediato...). Corretto l'esercizio, pervenendo alle condizioni di oscillazione (che faccio notare essere identiche a quelle riportate sul libro) proseguo assegnando un nuovo esercizio: il calcolo delle condizioni di oscillazione per l'oscillatore a sfasamento; al solito disegno lo schema, faccio notare alcune cose e poi incalzo la platea chiedendo quali componenti costituiscono il blocco d'andata, quali quello di retroazione e termino assegnando per casa il calcolo delle condizioni di oscillazione che dovranno coincidere con quelle del libro: qui 'faccio la sporca', disegnando lo schema lievemente diverso da quello riportato sul libro, onde verificare chi a casa lavora e chi meno... Questo trucco è possibile perchè vi sono due configurazione dell'oscillatore a sfasamento, entrambe funzionanti ma che differiscono per un resistore: io scelgo la versione differente rispetto a quella riportata sul libro.
RP

 

L'esempio applicativo


L'oscillatore a ponte di Wien

Ho ormai impostato l'argomento che termino con l'esempio principe dell'argomento e cioè l'oscillatore a ponte di Wien con OA: si tratta di un semplice circuito usatissimo perchè oscilla senza bisogno di particolari attenzioni realizzative, il massimo per i ragazzi e per chi vuole farli lavorare. Il blocco d'andata è realizzato con un amplificatiore operazionale e perciò, oltre ad avere un oscillatore facile da realizzare, avrò calcoli di analisi parecchio facili, almeno un per un alunno arrivato al quint'anno.
Sono in fondo alla lezione, disegno sulla lavagna lo schema del circuito citato e chiudo riferendomi ad idee appena illustrate a mo' di richiamo dei 50 minuti svolti:
- il blocco d'andata è implementato da OA, Rb, L;
- il blocco di retroazione è implementato dalle due coppie R, C;
- la lampadina L, all'accensione avrà una resistenza maggiore che non a regime in quanto, riscaldandosi, diminuirà il suo valore resistivo: avvia l'oscillazione poi, quando raggiunto il valore finale, la stabilizzerà;
Per casa, assegno il calcolo delle condizioni di oscillazione invitando i ragazzi a seguire l'iter di calcolo spiegato in classe. Preannunciando che la prossima lezione correggeremo insieme (in classe) e che valuterò il lavoro prodotto daciascuno a casa, concludo riassumendo i punti da seguire per calcolare quanto richiesto:
- apro l'anello in un punto 'comodo' (come facevano lo scorso anno per il calcolo di Gloop);
- calcolo l'espressione del Gloop;
- calcolo le condizioni sui componenti imponendo

RP

Tuesday, November 07, 2006

 

I 50 minuti...(25'-40')

Gli oscillatori sono divisi (in letteratura tecnica) in due grandi categorie:
- gli oscillatori per basse frequenze;
- gli oscillatori per frequenza medio-alte;

La categorizzazione non è solo per comodità ma indica due ambiti operativi ben distinti. Alla prima categoria appartengono quegli oscillatori pensati per basse frequenze: non ci sono particolari problemi nell'implementare un oscillatore, il blocco di guadagno è realizzato con un Amplificatore Operazionale (OA) e il progetto del circuito è standard, nel senso che basta seguire l'iter indicato dalla teorie già vista:
* calcolo del Guadagno d'anello, Gloop;
* imposizione che l'argomento del Gloop sia nullo;
* imposizione che il modulo del Gloop sia unitario;
Oscilatori per basse frequenze sono quelli a ponte di Wien, a sfasamento, in quadratura.
La seconda categoria necessita un differente approccio: alle frequenze medio-alte, non posso più realizzare il blocco d'andata (di guadagno) con un OA per vari motivi (ci avviciniamo troppo alla frequenza di transizione dell'OA perdendo capacità di guadagno, i suoi effetti parassiti divengono predominanti disturbando l'effetto filtrante del blocco di retroazione, ...) e devo sfruttare configurazioni amplificanti basate su transistori. Il blocco di retroazione deve perciò essere più incidente sul comportamento del circuito, filtrando più selettivamente: devo usare filtri LC in vece dei filtri RC usati nei blocchi di retroazione in oscillatori a bassa frequenza. Cambia l'approccio complessivo gli oscillatori: implementerò uno schema 'a tre punti' al posto di quello visto per gli oscillatori im bassa frequenza) e da lì, applicando le condizioni di oscillazione perverrò al dimensionamento dei componenti. Oscillatori per frequenze medio-alte sono gli Hartley ed i Colpitts.
RP

 

I 50 minuti...(15'-25')

Analizziamo il nostro caso:
un oscillatore è un circuito che genera un segnale in uscita senza aver un ingresso, ecco perciò che lo schema precedente dovrà essere modificato eliminando l'ingresso.


I conti precedentemente visti per lo schema generale si ripetono qui solo che cambierà la condizione "e=x-r" in "e=r"...

Nascono due problemi:
- come permettere che esista un'uscita 'perenne' dal momento che l'oscillatore deve fornire in uscita un segnale (cioé deve fornire dell'energia);
- considerata la capacità a mantenere il segnale d'uscita, come facciamo a crearlo all'inizio, "da zero"?
Rispondiamo con ordine:
- dobbiamo fare in modo che il segnale d'uscita venga opportunamente riportato in ingresso per poter rialimentare il blocco di andata A e così riottenere l'uscita delle caratteristiche che ha ora. Questa semplice considerazione porta a richedere che il segnale r, riportato dall'uscita si sommi in ingresso, ed anche che lungo un intero percorso dell'anello (blocco di andata A e blocco di retroazione B) possa riproporsi un segnale di valore pari a quello di partenza. Le due conseguenze equivalgono alla necessità di avere una 'retroazione positiva' e di avere il modulo del guadagno d'anello (guadagno di un segnale in un certo punto del percorso dell'anello A, B rispetto ad un segnale iniettato nello stesso punto...) unitario; perciò:
* retroazione POSITIVA;
* A*B=1;
Alla medesima conclusione arriveremmo seguendo un approccio matematico....
Dovendo ottenere un segnale (matematicamente una quantità limitata non nulla) e non avendo un segnale d'ingresso, è necessario che il cirucito (l'0scillatore) abbia una guadagno INFINITO, che si ottiene se il denominatore della FdT è nulla, che a sua volta si ottiene con la condizione
* A*B=1; sopra già vista.
- ma all'inizio come funziona? Beh, ci son due motivazioni/spiegazioni che giustificano la comparsa del segnale in uscita;
la prima spiegazione: (il segnale in uscita si ha perchè) all'accensione si ha un gradino dell'alimentazione che, scomposto secondo Fourier, potremmo vederlo come una serie infinita di armoniche; in quella serie v'è anche la frequenza che eccita il sistema oscillatore;
la seconda spiegazione: (il segnale in uscita si ha perchè) un circuito elettronico, durante il suo funzionamento, è sempre caratterizzato dalla presenza di rumore (elettrico), anche solo per il fatto che sta operando ad una temperatura superiore allo Zero assoluto (0°K). Questo rumore è (tecnicamente) detto 'bianco', nel senso che è uniformemente distribuito su tutte le frequenze e quindi comprenderà anche la frequenza che eccita il sistema oscillatore;
Riassumendo: abbiamo illustrato la situazione che garantisce l'oscillazione e le cause che la avviano. Applichiamo quanto qui visto esclusivamente in teoria qui per poterlo appplicare ai casi che in pratica incontriamo: gli oscillatori utilizzati (e quindi disponibili) sul mercato.....
Concludendo, la condizione "A*B=1" si estrinseca nelle due richieste, più dirette:
A*B=1 [modulo del Gloop uguale a 1(unitario)]
arg(A*B)=0° [fase del Gloop uguale a 0 (nulla)]
A questa "impalcatura teorica" è necessario affiancare un'idea più pratica: la condzione su Gloop ci permetterà il mantenimento dell'oscillazione, sarà però necessario che all'inizio il blocco di andata (A) guadagni appena di più del previsto e, coll'aumetare dell'ampiezza in uscita riduca il valore del suo guadagno, che si stabilizzerà al valore previsto quando l'ampiezza dell'oscillazione in uscita raggiunge l'ampiezza desiderata.
RP

Thursday, November 02, 2006

 

I 50 minuti...(0-15')

Bene ragazzi, iniziamo oggi in dettaglio ad affrontare i circuiti oscillatori: circuiti che generano una tensione sinusoidale in uscita senza che abbiano un ingresso. Lo schema fondamentale su cui si basano gli oscillatori è ricavabile dallo schema a blocchi generale dei sistemi retroazionati, proposto da Black nel 1927 (lo realizzò mentre si recava al suo ufficio presso la AT&T, disegnandolo sul "New York Times" di quel giorno, reperto conservato ancora oggi presso il museo della società).

Calcoliamo la Funzione di Trasferimento (FdT) dello schema qui sopra:
e=x-r; (1)

r=B*y; (2)

y=A*e; (3)

dalla (1) ho:

y=A*(x-r)

e sfruttando la (2) arrivo a

y=A*(x-B*y)

ricavo y dal primo e ultimo passaggio precedente ottendendo:

y=A/(1+A*B);

Se la reazione fosse stata 'positiva' avrei ottenuto:

y=A/(1-A*B);

I termini usati, 'retroazione positiva' e 'retroazione negativa' indicano lamodalità con cui il blocco 'B' riporta in ingresso l'effetto dell'uscita: nel primo caso l'effetto dovuto all'uscita (r), si somma allo stimolo x, nel secondo caso si sottrae.
E' importante ri-sottolineare le peculiarità dei due blocchi, A e B:
- il blocco B è il blocco di retroazione; senza riprendere la teoria degli schemi a blocchi (già vista negli scorsi anni in sistemi ed elettronica) è importante, perchè il sistema sia stabile, che il blocco di retroazione sia stabile al variare del tempo e della temperatura. Questa importante considerazione si estrinseca nella necessità che il blocco di retroazione sia composto da soli componenti e quindi paghiamo la maggior stabilità a spese di un'attenuazione;
- il blocco A è il blocco di guadagno: a fronte della maggior stabilità, l'impiego del blocco B, riduce il guadagno d'anello. La necessità di avere un guadagno d'anello unitario impone d'avere il modulo del guadagno dell'altro blocco (quello d'andata) maggiore di uno. E' questa la richiesta necessaria che il blocco d'andata deve soddisfare, anche se la stabilità. La minore stabilità non è un gran problema perchè interessa il blocco d'andata ed ha minor peso sul guadagno complessivo rispetto al blocco di retroazione.

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