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[DOMANDA] Domanda su circuiti

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#1
Salve gente, damanda da completo nabbo in fatto di circuiti
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potete spiegarmi perchè ha bisogno di quelle 2 resistenze (spero sia la traduzione corretta) per illuminare il LED? Non ne basterebbe una soltanto?
 
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#3
Quella viene chiamata resistenza di pulldown ed é essenzialmente un sofismo utile piú nella logica digitale (specialmente la TTL piú che la CMOS) per fissare un determinato livello di tensione ed evitare fluttuazioni. Ti ho fatto uno schema di quello che ho dedotto dalla breadboard:
Cattura5.JPG

viene chiamata pulldown perché tira giú la tensione a massa sul generatore.
Essenzialmente abbiamo il led D1 che é quello che lampeggia con la sua resistenza R1 e il suo generatore V1 che si fanno gli affari loro (son separati dal resto del circuito e controllati mediante l'integrato NE555, qui V1 schematizza anche il 555 che ho omesso per arrivare al punto)
Analizziamo il circuito sottostante invece: a interruttore aperto, il generatore viene escluso, quindi non c'é corrente nelle maglie. Se non ci fosse la resistenza di pulldown peró, il diodo rimarrebbe collegato "in aria" diciamo, tant'é vero che su quella maglia aperta non puoi piú fare la KVL. Se al posto del diodo ci fosse quindi una porta logica, lo stato rimarrebbe indefinito, perché non si sa effettivamente quale sia la tensione li sopra (anche a causa dell'elevata impedenza in ingresso delle porte logiche). Quella resistenza assicura la connessione a massa del pin del diodo, fissando inequivocabilmente a 0V la tensione (nel caso della porta logica, sarebbe uno 0). Le resistenze di pull down e pull up (fissata invece a +Vcc, serve per tirar su a 5V il valore logico) vengono messe per chiudere e definire sempre il comportamento di una maglia sensibile alle fluttuazioni di tensione quando sconnessa.
Una volta che invece il circuito viene chiuso, la corrente scorre sia sul ramo del led che su quello della resistenza, la quale peró se scelta di valore opportuno per evitare di assorbire troppa corrente (valore basso) oppure di avere una impedenza confrontabile con quella della porta logica (valore alto) ricopia su R2 e D2 il valore della tensione del generatore, agendo (dissipazioni a parte) come se non ci fosse.
Il campo digitale non é l'unico posto dove trovano applicazione: vengono strausate anche per polarizzare in ZAD i transistor nel caso dell'alimentazione duale:
Cattura7.JPG
Cattura6.JPG

Il primo caso a sinistra rappresenta una polarizzazione con alimentazione singola: il ramo sotto é a 0 mentre quello in alto é a Vcc. Nel secondo caso invece si ha alimentazione doppia ed infatti anche qui, non avendo specificato una massa (abbiamo due valori di tensione ma nessuna massa) la base del transistore viene portata a 0 mediante Rb, che é una resistenza di pull down.
 
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#4
Grazie per la spiegazione, anche se non ho capito una buona parte perchè come detto sono un nabbo in materia :)
Comunque il concetto è chiaro, ovvero serve per evitare fluttuazioni, il che ha senso visto che quello switch sarà usato per avanzare le singole istruzioni del computer una alla volta, e se ci fossero fluttuazioni potrebbe finire per avanzare di piu di una (se ho capito bene)

Se non ci fosse la resistenza di pulldown peró, il diodo rimarrebbe collegato "in aria" diciamo
Cosa si intende per "collegato in aria"?
(probabilmente gia spiegato sopra, ma ho bisogno di una spiegazione più semplice :rolleyes: )

Quella resistenza assicura la connessione a massa del pin del diodo, fissando inequivocabilmente a 0V la tensione
Ma ci sono 2 resistenza, non basta una delle 2 per fissare inequivocabilmente la tensione a 0V?
(chiaramente no, ma ancora non mi è chiaro perchè :S)
 

filoippo97

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#5
Grazie per la spiegazione, anche se non ho capito una buona parte perchè come detto sono un nabbo in materia :)
Comunque il concetto è chiaro, ovvero serve per evitare fluttuazioni, il che ha senso visto che quello switch sarà usato per avanzare le singole istruzioni del computer una alla volta, e se ci fossero fluttuazioni potrebbe finire per avanzare di piu di una (se ho capito bene)


Cosa si intende per "collegato in aria"?
(probabilmente gia spiegato sopra, ma ho bisogno di una spiegazione più semplice :rolleyes: )


Ma ci sono 2 resistenza, non basta una delle 2 per fissare inequivocabilmente la tensione a 0V?
(chiaramente no, ma ancora non mi è chiaro perchè :S)
non confondere le fluttuazioni con i rimbalzi meccanici... le fluttuazioni sono valori non fissati di tensione sul lungo periodo, i rimbalzi meccanici sono impulsi non voluti dovuti alla chiusura meccanica di un circuito, sul brevissimo tempo (microsecondi, in genere).
Spiegazione piú semplice... uhm vediamo, allora: considera la maglia diodo - resistenza R2 - interruttore come se non ci fosse la resistenza di pull down. Cosa succede quando apri il circuito con l'interruttore? Di fatto scolleghi il diodo e il terminale del diodo non é piú collegato a nulla del circuito (quello intendo con collegato in aria). Di fatto hai creato una maglia con tre rami che non é chiusa piú su se stessa, e quindi non puoi applicare piú alcuna legge di kirchhoff per determinarne le tensioni sui componenti. Mi dirai: eh beh ma se son scollegate é zero la tensione su tutti i componenti della maglia! Nel mondo ideale sarebbe cosí, ma in quello reale non sempre, o meglio, in circuiti integrati, dove i componenti fanno parte di un'unico pezzo di silicio, oppure in circuiti con alimentazioni diverse dal classico 0-Vcc, o ancora in casi dove é importante assicurarsi che la tensione sia zero perché da quello dipende il funzionamento del resto del circuito, o in casi in cui il componente non accetta di essere collegato al nulla come l'esempio di una porta logica, beh in quei casi é necessaria una ulteriore resistenza che a circuito scollegato renda comunque possibile avere una maglia chiusa e collegata a massa. Nel caso del diodo non serve a niente ma probabilmente quello era un esempio propedeutico per qualcos'altro.
Prendi le porte logiche ad esempio: solo per il fatto che non sono collegate a nulla non vuol dire l'avere uno zero logico in ingresso: vuol dire stato indefinito, anche perché una porta logica é comunque un componente fisico fatto di transistor alimentati da una tensione, e il non essere collegati a nulla (ovvero il non ricevere un segnale in ingresso) é ben diverso dal dire "ricevo un segnale e quel segnale é 0". La resistenza di pull down assicura di mandare costantemente quel segnale e di fissare quel segnale a zero a interruttore aperto.
Dualmente, la resistenza di pull up non é collegata a massa ma a Vcc (probabilmente questa é piú intuitiva da capire ma non cambia poi nulla): a circuito aperto questa porta la tensione a Vcc, fissando 1 logico in ingresso. Quando l'interruttore viene chiuso invece, la resistenza viene esclusa da un percorso a resistenza nulla direttamente collegato verso massa (da un filo, e si sa che la corrente se deve decidere se passare da un ramo con resistenza piú alta o da uno a resistenza nulla sceglie sempre quello a resistenza nulla), portando l'ingresso a zero.
 

filoippo97

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@filoippo97 Ora è un pò più chiaro, grazie ancora! ;)
figurati :ok: ti dico, é tutta una questione piú filosofica poi che altro, specie con il diodo... peró rimane importante nella logica digitale dove non puó esistere un terminale scollegato dal resto del circuito perché la porta che sta dall'altra parte non riesce a vedere che cosa sta ricevendo.
 
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gronag

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potete spiegarmi perchè ha bisogno di quelle 2 resistenze (spero sia la traduzione corretta) per illuminare il LED? Non ne basterebbe una soltanto?
Per comprendere il funzionamento del multivibratore monostabile occorre innanzitutto ricordare che si tratta di un circuito che ha un solo stato stabile, un BJT lavora in saturazione (ON) e l'altro BJT lavora in interdizione (OFF) :sisi:
Per poter passare TEMPORANEAMENTE allo stato instabile occorre applicare un impulso di Trigger (scatto), per cui c'è bisogno di un gruppo R-C ritardatore (in modo che la commutazione sia transitoria), che hai visto nel disegno del circuito, con la presa intermedia collegata all'ingresso non invertente (+) del comparatore di soglia.
Quindi sinteticamente, per quanto riguarda le temporizzazioni, possiamo dire che: 1) il multivibratore si trova nello stato stabile in modo permanente; 2) la commutazione temporanea (stato instabile) avviene in seguito all'applicazione dell'impulso di Trigger; 3) trascorso un certo tempo, che dipende dal gruppo ritardatore R-C, il multivibratore ritorna allo stato stabile.
Premesso questo, il Timer 555 è composto essenzialmente da due comparatori, uno di soglia e uno di Trigger, un flip-flop (un elemento di memoria) di tipo SR (SET-RESET) e un transistor BJT.
L'alimentazione Vcc è costante (di solito da 5V fino a 12-15V).
Poi devi notare che, sempre internamente, c'è un partitore di tensione, formato da 3 resistori in serie da 5k Ohm ciascuno, a "doppio rapporto": 1) all'ingresso non invertente del comparatore di Trigger viene applicato 1/3 della Vcc; 2) i rimanenti 2/3 della Vcc sono applicati all'ingresso invertente (-) del comparatore di soglia.
Supponendo, ad esempio, che l'alimentazione sia di 12V, all'ingresso + del comparatore di Trigger andranno 4V mentre i restanti 8V saranno disponibili all'ingresso - del comparatore di soglia.
Ora, l'uscita del comparatore di Trigger è connessa all'ingresso SET del flip-flop, quella del comparatore di soglia all'ingresso di RESET del flip-flop.
L'uscita Q "negata" è quella che pilota la base del BJT.
Fin qui ci siamo: per completare il circuito occorrono il gruppo R-C, che abbiamo già visto, e un partitore resistivo (nella fattispecie vediamo un resistore con in serie il pulsante che fornisce l'impulso di Trigger) con la presa intermedia all'ingresso di Trigger.
Il collettore del BJT è collegato direttamente col comparatore di soglia, attraverso il gruppo R-C.
Sul Trigger si applica l'ingresso del segnale mentre l'uscita viene prelevata sul pin Q (uscita non negata) del flip-flop.
Il funzionamento è molto semplice: il partitore resistivo (il resistore con in serie il pulsante di Trigger) viene dimensionato in modo che all'ingresso - del comparatore di Trigger ci sia una tensione più alta di Vcc/3, per cui la sua uscita si mantiene a livello basso (l'ingresso SET del flip-flop è S=0).
Il condensatore a riposo è "scarico" perché il comparatore di soglia è pilotato dalla tensione (2*Vcc)/3, per cui la sua uscita è bassa (il RESET del flip-flop è R=0).
Essendo S=0 e R=0, la configurazione del flip-flop deve essere necessariamente di RESET perché solo così si ottiene Q=0 e Q "negato" =1.
Con Q "negato"=1 il BJT si trova in saturazione e il condensatore è in corto-circuito, cioè scarico, come era nelle ipotesi.
Nel momento in cui arriva l'impulso di Trigger, chiudendo il pulsante, il potenziale di Trigger diminuisce, il comparatore di Trigger "commuta" e porta a livello alto il segnale di SET (S=1).
Di conseguenza commuta anche il flip-flop, portando Q=1.
Essendo Q negato=0 il BJT passa all'interdizione, il gruppo R-C risulta così "svincolato" dal transistor e può iniziare il transitorio di carica del condensatore.
Una volta esaurito il transitorio, il flip-flop ripristina la configurazione S=0 e R=0, che mantiene memorizzato lo stato precedente (Q=1 e Q negato=0).
Come oramai avrai capito, la tensione ai capi del condensatore è la stessa che pilota l'ingresso + del comparatore di soglia, per cui quando aumenta e supera i (2*Vcc)/3 il comparatore commuta e "resetta" il flip-flop (S=0 e R=1), il BJT ritorna in saturazione e il condensatore si scarica, riportando il circuito allo stato stabile.
Intervenendo sul valore della costante di tempo R*C, variando quindi i valori di R o di C, è possibile variare la durata dell'impulso e quindi il tempo di accensione del LED.
In genere questi tipi di circuiti, cosiddetti "a scatto" (trigger in inglese), trovano largo utilizzo in tutte quelle apparecchiature in cui si deve disporre di dispositivi temporizzatori e ritardatori.
Ciao, a presto ;)

P.S. @Marcus Aseth - Se non hai capito qualcosa o hai bisogno di ulteriori spiegazioni, sono a tua disposizione :ok:
 
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Grazie @gronag :) , penso di aver capito tutto per quando riguarda il lato logico del circuito, più che altro mi manca il lato "fisico", percui ho una domanda banale sul "lato fisico" di come la corrente e i condensatori funzionano, prendendo ad esempio lo stato in cui S=1 e Q"negato"=0 ed il condensatore "si sta caricando" (questo è quello che mi pare di aver capito un condensatore faccia), in quello stato qual'è il valore che arriva all'ingresso (+) del comparatore di soglia?? E' 0 fino a che il condensatore non è completamente carico, oppure aumentano assieme? O ancora, il valore all'ingresso (+) aumenta in proporzione a quanto il condensatore è carico?
 
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Grazie @gronag :) , penso di aver capito tutto per quando riguarda il lato logico del circuito, più che altro mi manca il lato "fisico", percui ho una domanda banale sul "lato fisico" di come la corrente e i condensatori funzionano, prendendo ad esempio lo stato in cui S=1 e Q"negato"=0 ed il condensatore "si sta caricando" (questo è quello che mi pare di aver capito un condensatore faccia), in quello stato qual'è il valore che arriva all'ingresso (+) del comparatore di soglia?? E' 0 fino a che il condensatore non è completamente carico, oppure aumentano assieme? O ancora, il valore all'ingresso (+) aumenta in proporzione a quanto il condensatore è carico?
Chiariamo meglio il funzionamento del comparatore: esso ha due ingressi e un'uscita ;)
Uno è l'ingresso di riferimento, in genere una tensione costante (nel nostro caso la tensione di riferimento del comparatore di soglia è 2*Vcc/3), l'altro ingresso costituisce il segnale analogico vero e proprio che deve essere confrontato col riferimento (nel nostro caso si tratta della tensione ai capi del derivatore R-C applicata all'ingresso + del comparatore di "threshold" o di soglia).
Ora, il segnale d'uscita del comparatore dipende dall'esito del confronto tra le due tensioni e può assumere solo due valori, lo stato logico alto (a cui corrisponde in genere +Vcc, se la polarizzazione è a singola alimentazione) e lo stato logico basso (a cui corrisponde 0V, sempre se il comparatore è polarizzato a singola alimentazione).
In pratica diciamo che il comparatore non è altro che un convertitore analogico-digitale (ADC) ad un bit :asd:
Nel caso del comparatore di threshold (soglia) del nostro monostabile, se la tensione ai capi del gruppo R-C supera i 2*Vcc/3 (la tensione di riferimento) il comparatore "commuta" a livello logico alto mentre fintantoché essa rimane al di sotto di 2*Vcc/3 il comparatore permane a livello logico basso.
Non dimenticare ora che l'uscita del comparatore di threshold è collegata col pin di RESET della memoria flip-flop :asd:
Nello stato da te indicato (S=1 e Q-negato=0), essendo il BJT interdetto (non circola corrente), il condensatore (non più corto-circuitato) inizia il transitorio di carica, come hai visto sul grafico dell'oscilloscopio nel filmato.
La fase di carica del condensatore avviene esponenzialmente nel tempo, in base ad una costante di tempo tau=R*C, per cui il terminale + segue le stesse variazioni esponenziali della tensione di carica del condensatore, le due tensioni aumentano e diminuiscono insieme :sisi:
Una volta superata la tensione di riferimento 2*Vcc/3 il comparatore commuta a livello alto e la memoria flip-flop si resetta ah ah ah :D
Il BJT riprende a condurre e rimette il condensatore in corto-circuito, il quale si scarica su di esso in un tempo molto breve, data la bassa resistenza.
A questo punto per ripetere il processo occorre fornire un nuovo impulso di clock al comparatore di Trigger.
Facendo due rapidi calcoli, essendo la massima variazione tra le tensioni di 2*Vcc/3, la massima variazione di tensione ai capi del condensatore di Vcc e la costante di tempo R*C, si ottiene un tempo di durata dell'impulso t = 1,1*R*C :sisi:
Quindi variando i valori di R e/o di C è possibile intervenire sulla durata dell'impulso entro margini abbastanza ampi (ad es. il LED può rimanere acceso anche per 10s, se vuoi) :sisi:
Ciao ;)
 
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