8.1. - Rivelatore di passaggio per zero con uscita di ±5V e tensione di ingresso
variabile da -10V a +10V
Il circuito che realizza tale funzione è il seguente.
L'uscita si trova a VoH » 5V quando Vi < 0 e a VoL » -5V quando Vi > 0.
Vengono inseriti i due diodi di commutazione D1 e D2 di tipo 1N4148 in antiparallelo fra gli ingressi per limitare la tensione differenziale tra di loro, interessando solo il segno di tale tensione differenziale e non il suo valore.
La limitazione della tensione di uscita a ±5V si può ottenere inserendo due diodi zener di 4,3V in antiserie.
Viene inoltre introdotta una debole retroazione positiva (resistenze R3 e R4) al fine di rendere veloci le commutazioni dell'uscita anche in presenza di segnali di ingresso lentamente variabili.
L'alimentazione è di ±12V.
Calcolo di R2
Supponendo VSAT = VCC - 2V = 10V , Vg = 0,7V e imponendo una corrente IZ = 5mA, per R2 si ha:
Calcolo di R3 e R4
Si fissa l'ampiezza dell'isteresi Vh = 0,02V. Il centro dell'isteresi è ovviamente zero.
Il calcolo di R3 e R4 viene effettuato considerando i due diodi entrambi interdetti, cioè in prossimità di una commutazione.
Fissata 
.
Calcolo di R1
Per definire il valore di R1 si suppone uno dei diodi in conduzione ed R3 un circuito aperto (essendo il suo valore molto maggiore di R1).
La tensione di ingresso massima è di 10V. Considerando una tensione Vg = 0,65V e fissando la corrente massima nel diodo a 5mA, si ha:
Per il quale si utilizza il valore commerciale di 1KW .
Verifica sperimentale
Il circuito, come previsto, funziona da rivelatore di passaggio per zero.
La tensione di uscita non raggiunge i 5V a causa della corrente insufficiente nei diodi zener. Si porta la resistenza R2 al valore 560W . L'uscita ora raggiunge i 5V, ma asimmetricamente.
I valori delle misure sono riportati nella seguente tabella.
Vi Volt |
Vo1 Volt |
VZ1 Volt |
VZ2 Volt |
VR1 Volt |
VR2 Volt |
VR3 Volt |
VR4 Volt |
Vo Volt |
VD Volt |
|
Vi > 0 |
2 |
-8,67 |
-0,76 |
-4,16 |
0,7 |
-3,73 |
0,69 |
-9,37 |
-4,93 |
0,6 |
Vi < 0 |
-2 |
9,23 |
4,3 |
0,77 |
-0,7 |
4,15 |
-0,69 |
9,92 |
5,05 |
-0,6 |
Vi > 0 |
9,95 |
-8,66 |
-0,77 |
-4,16 |
4,62 |
-3,72 |
4,63 |
-13,29 |
-4,93 |
0,69 |
Vi < 0 |
-9,29 |
9,23 |
4,3 |
0,77 |
-4,29 |
4,15 |
-4,29 |
13,53 |
5,05 |
-0,69 |
Calcolo delle correnti
La diversità delle tensioni di uscita è dovuta sia alla diversità dei valori delle tensioni di saturazione dell'amplificatore operazionale, sia ad una certa diversità di comportamento dei diodi zener in conduzione inversa.
La tabella evidenzia, inoltre, le seguenti relazioni tra le tensioni:
