Le cellule di ritardo ad m derivato

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lezione
Le cellule di ritardo ad m derivato
Tipo di risorsa Tipo: lezione
Materia di appartenenza Materia: Le catene di ritardo
Avanzamento Avanzamento: lezione completa al 100%.



Le cellule di ritardo ad derivato sono così chiamate perché “derivate” dalle cellule a k costante mediante complessi procedimenti matematici.

Queste nuove strutture sono costituite da cellule elementari in grado di ritardare, di un tempo , un segnale analogico distribuito in ampie gamme di frequenze.

La costanza di in funzione della frequenza è una prerogativa, eccezionalmente favorevole, delle cellule ad derivato rispetto alle cellule a k costante.

La cellula di ritardo ad derivato[modifica]

Una molteplicità di cellule ad derivato ne realizza una “catena” che è idonea a ritardare per un totale di tempo pari a:

.

Se ad esempio una cellula ritarda di con cellule, collegate a catena ( in serie l’una all'altra), si otterrà un ritardo totale di:

In una catena di ritardo con cellule ad derivato si possono disporre, se necessario, prese intermedie per prelevare il segnale a passi di ritardo multipli tra loro.

La cellula elementare di ritardo a derivato ha una struttura caratteristica che richiede una particolare induttanza di cui andremo a parlare.

Lo schema elettrico di questa cellula è mostrato in figura 1:


figura 1

La struttura della cellula, alimentata da un generatore di corrente, mostra la presenza di un’induttanza dotata di presa di collegamento intermedia; tra questa presa e la zona di massa è collegato il condensatore gli altri due condensatori, uguali tra loro, sono collegati tra gli estremi di e massa.

Specificazioni[modifica]

È opportuno fin d’ora spendere due parole per descrivere l’induttanza che correda la cellula:

l’induttanza, normalmente con il nucleo in ferrite, è formata da un avvolgimento che presenta un valore in ricavato dal calcolo ordinario che caratterizza la cellula; dal valore in scaturiscono il numero delle spire totali e delle spire per la presa intermedia.

Un semplice esempio per chiudere l’argomento:

Dati di base

Sia da costruire un’induttanza da con presa intermedia:

Calcolo del numero delle spire

Se supponiamo d’impiegare un nucleo in ferrite con possiamo calcolare il numero delle spire e scrivere:

spire con presa intermedia.

Costruzione dell’induttanza

Si avvolgono nel rocchetto spire, si fuoriesce con un terminale, si prosegue l’avvolgimento fino al completamento delle spire.

Le fomule di calcolo[modifica]

Procediamo ora nell'esposizione delle formule di calcolo dei componenti la cellula con riferimento alla struttura di figura 1:

dove:

Ed altre variabili fondamentali sono:

(sfasamento in gradi di un segnale che percorre la cellula: per il corretto funzionamento della cellula deve essere sempre °) dove è la frequenza più elevata della banda dei segnali applicati alla cellula di ritardo.

(frequenza critica della cellula, deve essere notevolmente superiore a ).

Per frequenze di segnale prossime alla frequenza critica si manifestano sensibili variazioni di in funzione della frequenza.


Chiarimento sulle formule esposte

Simboli che identificano i dati fisici della cellula:

Con il simbolo il valore dell’induttanza totale, dotata di presa centrale, espressa in Henry.

Con il simbolo il valore di ciascuna delle due capacità laterali, espresso in Farad.

Con il simbolo il valore della capacità collegata alla presa centrale di espresso in Farad.

Con il simbolo il valore di ciascuna delle due resistenze di terminazione, espresso in Ohm.

Con il simbolo il ritardo, espresso in secondi, da realizzare con la cellula.


Simboli che identificano le variabili di calcolo della cellula:

Con il simbolo lo sfasamento della cellula espresso in gradi; questa è la variabile che deve essere calcolata prima d’ogni altra per verificare, prima d’iniziare il progetto, la possibilità di realizzare la cellula; deve infatti essere inferiore a °

Con il simbolo il valore della capacità di calcolo, espresso in Farad, da utilizzare per il dimensionamento di

Con il simbolo il coefficiente di calcolo derivato, di valore fisso che ricorre nella computazione di

Con il simbolo la frequenza critica della cellula espressa in Hertz.

Esempio di progetto[modifica]

Vediamo come applicare le formule indicate per un progetto preliminare di una catena di ritardo ad m derivato:

Dati di base

Sia da progettare una catena di ritardo da 2 cellule in grado di ritardare di per cellula in una banda di segnali compresa tra

La catena deve avere 3 prese intermedie per il prelievo del segnale rispettivamente a ritardo:

Si voglia una resistenza di terminazione di

Computazione delle variabili di calcolo

S'inizia con la validazione dei dati di progetto mediante il computo della variabile ; questo valore di sfasamento deve essere sempre inferiore a ° affinché il progetto della cellula possa garantire la dovuta costanza del ritardo in funzione della frequenza:

Dai dati di progetto abbiamo:

°

risultando ° possiamo ritenere fattibile la catena di ritardo.

Calcolo della frequenza di taglio:

( come indicato in precedenza soddisfa la relazione .)

Si calcola ora la variabile


Computazione dei componenti la cellula

( con presa intermedia)


Formazione della catena di ritardo

La catena di ritardo è formata da due cellule uguali secondo lo schema di figura 2; sono disposte tre prese di ritardo rispettivamente ai punti

Il condensatore nel punto d’unione delle due cellule, vale la somma di due

figura 2

I componenti della catena sono:

Due resistenze di terminazione:

Due induttanze con presa al centro:

Due condensatori terminali: (arrotondabile a )

Due condensatori per la presa centrale di (arrotondabile a )

Un condensatore nel punto di connessione tra le cellule: (arrotondabile a )