Decidi quale forma si adatta all’operazione: cartesiana a + jb per sommare e sottrarre, polare r∠θ per moltiplicare, dividere, potenze e radici.
Sviluppa con j² = −1; dividi moltiplicando numeratore e denominatore per il coniugato del denominatore.
Converti con r = √(a² + b²) e θ da un disegno del punto (controlla il quadrante), e viceversa con a = r cos θ, b = r sin θ.
Per le potenze usa De Moivre, (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ; per zⁿ = R∠φ elenca tutte le n radici R1/n∠((φ + 360°k)/n).
Impedenza AC e fasori
Impedenze
ZR = R, ZL = jωL, ZC = 1/(jωC)
Pulsazione
ω = 2πf
Modulo e fase
|Z| = √(R² + X²), φ = atan(X/R)
Legge di Ohm con i fasori
V = I·Z
Metodo
Converti la frequenza: ω = 2πf.
Trova ogni reattanza: XL = ωL e XC = 1/(ωC).
Somma le impedenze come resistori, con Z = R + jX.
Trova il modulo |Z| = √(R² + X²) e l’angolo φ = atan(X/R), poi usa la legge di Ohm con i fasori.
Potenza AC e fattore di potenza
Potenza attiva
P = V·I·cos φ
Potenza reattiva
Q = V·I·sin φ
Potenza apparente
S = V·I = √(P² + Q²)
Fattore di potenza
pf = cos φ = P/S
Condensatore di rifasamento
QC = P(tan φ1 − tan φ2), C = QC/(ωV²)
Risonanza LC, fattore Q e larghezza di banda
Frequenza naturale
ω0 = 1/√(LC), f0 = 1/(2π√(LC))
Energia
W = ½CV0² = ½Cv² + ½Li²
Corrente di picco
Imax = V0√(C/L)
Fattore di qualità
Q = 2π·(energy stored)/(energy lost per cycle)
RLC serie
Q = (1/R)√(L/C), BW = R/(2πL)
RLC parallelo
Q = R√(C/L), BW = 1/(2πRC)
Larghezza di banda
BW = f2 − f1 = f0/Q, f0 = √(f1f2)
Frequenze di mezza potenza
f1,2 = f0(√(1 + 1/(4Q²)) ∓ 1/(2Q))
Circuito risonante con resistenza r della bobina
RD = L/(C·r) = Q²·r
Decadimento dell’ampiezza
e−Rt/(2L)
Metodo
Trova prima la frequenza di risonanza: ω₀ = 1/√(LC) e f₀ = ω₀/(2π).
Decidi se il circuito è serie o parallelo: serie Q = (1/R)√(L/C), parallelo Q = R√(C/L).
Usa BW = f₀/Q per la larghezza di banda, oppure le scorciatoie R/(2πL) (serie) e 1/(2πRC) (parallelo).
Nei problemi di energia usa il fatto che l’energia totale ½CV₀² resta costante in un circuito LC ideale e oscilla tra C e L ogni quarto di periodo.
Sistemi trifase
Collegamento a stella (Y)
VL = √3·Vph, IL = Iph
Collegamento a triangolo (Δ)
VL = Vph, IL = √3·Iph
Potenza attiva totale
P = √3·VL·IL·cos φ = 3·Iph²·R
Potenza apparente e reattiva
S = √3·VL·IL, Q = P·tan φ
Condensatori di rifasamento
QC = P(tan φ1 − tan φ2), C = QC/(3ωV²)
Tensione su ciascun condensatore
Δ: VL Y: VL/√3
Potenza assorbita dal motore
Pin = Pout/η
Transitori RC e RL
Costante di tempo
τ = RC | τ = L/R
Risposta
x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ
Condensatore in continua
circuito aperto; vC non può variare a salto
Induttore in continua
cortocircuito; iL non può variare a salto
A regime
t ≈ 5τ
Metodo
Trova il valore iniziale subito dopo la commutazione: la tensione di un condensatore e la corrente di un induttore non possono variare a scatto.
Trova il valore finale molto tempo dopo la commutazione: un condensatore si comporta come un circuito aperto, un induttore come un cortocircuito.
Trova la costante di tempo: τ = RC o τ = L/R, usando la resistenza vista dal condensatore o dall’induttore.
Usa x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ.
Thévenin e Norton
Tensione di Thévenin
Vth = Vopen circuit
Resistenza di Thévenin
Rth: tutti i generatori spenti, vista da a–b
Corrente di Norton
IN = Vth/Rth
Corrente nel carico
IL = Vth/(Rth + RL)
Massimo trasferimento di potenza
RL = Rth, Pmax = Vth²/(4Rth)
Metodo
Togli il carico e indica i due morsetti a e b.
Trova la tensione a vuoto tra a e b: questa è Vth.
Spegni tutti i generatori indipendenti e trova la resistenza vista da a–b: questa è Rth.
Ricollega il carico al circuito equivalente: Vth in serie con Rth.
Per l’equivalente di Norton, converti: IN = Vth/Rth, con RN = Rth in parallelo.
2Esercizi
1.Numeri complessiMedia
Trova l’argomento θ di z = 5 + j6 in gradi, come valore principale compreso tra −180° e 180°.
z = 5 + j6
θ = °
2.Numeri complessiDifficile
Le radici di zⁿ = w con n = 6 e w = 64∠−120° sono zk = R1/n∠((φ + 360°·k)/n), k = 0, 1, …, 5. Trova la parte immaginaria di z₃.
w = 64∠−120°n = 6k = 3
Im(z₃) =
3.Impedenza AC e fasoriMedia
Un circuito RLC serie è collegato a un’alimentazione da 100 V (efficaci), 60 Hz. Trova la corrente efficace I.
V = 100 V (rms)f = 60 HzR = 60 ΩL = 50 mHC = 10 µF
I = A
4.Impedenza AC e fasoriDifficile
Un circuito RLC serie è collegato a un’alimentazione da 24 V (efficaci), 60 Hz. Trova la tensione efficace VC ai capi del condensatore.
V = 24 V (rms)f = 60 HzR = 80 ΩL = 250 mHC = 100 µF
VC = V
5.Potenza AC e fattore di potenzaMedia
Un motore monofase assorbe 15 kW con un fattore di potenza di 0,6 induttivo da un’alimentazione da 240 V. Trova la corrente di linea I.
P = 15 kWpf = 0,6V = 240 V
I = A
6.Potenza AC e fattore di potenzaDifficile
Un carico monofase assorbe 24 kW con un fattore di potenza di 0,8 induttivo da un’alimentazione da 230 V, 60 Hz. Un condensatore da 150 µF viene collegato in parallelo al carico. Trova il nuovo fattore di potenza cos φ visto dall’alimentazione.
P = 24 kWpf1 = 0,8V = 230 Vf = 60 HzC = 150 µF
cos φ =
7.Risonanza LC, fattore Q e larghezza di bandaMedia
Un condensatore da 220 nF caricato a 10 V oscilla con un induttore ideale da 22 µH. Trova l’energia WL immagazzinata nell’induttore nell’istante in cui la tensione sul condensatore è 8 V, in µJ.
C = 220 nFV0 = 10 VvC = 8 V
WL = µJ
8.Risonanza LC, fattore Q e larghezza di bandaDifficile
Un circuito risonante parallelo è fatto di un condensatore da 100 pF e una bobina da 220 µH con resistenza dell’avvolgimento di 5 Ω. In risonanza si comporta come un resistore, la sua resistenza dinamica è RD = L/(C·r). Trova RD in kΩ.
L = 220 µHC = 100 pFr = 5 Ω
RD = kΩ
9.Sistemi trifaseMedia
Un carico equilibrato a triangolo con un’impedenza di 5 + j12 Ω per fase è collegato a una rete trifase equilibrata con una tensione concatenata di 400 V. Trova la potenza attiva totale P assorbita dal carico in kW.
VL = 400 VZ = 5 + j12 Ω per fase
P = kW
10.Sistemi trifaseDifficile
Un carico trifase equilibrato assorbe 100 kW con un fattore di potenza di 0,78 in ritardo da una rete a 480 V (tensione concatenata) e 60 Hz. Una batteria trifase di condensatori in parallelo al carico deve portare il fattore di potenza complessivo a 0,95 in ritardo. La potenza attiva resta invariata. Trova la potenza reattiva totale QC che la batteria di condensatori deve fornire, in kvar.
P = 100 kWpf1 = 0,78pf2 = 0,95VL = 480 Vf = 60 Hz
QC = kvar
11.Transitori RC e RLMedia
Il generatore Vₛ carica il condensatore attraverso R₁, e R₂ è collegato in parallelo a C. Il condensatore è scarico quando l’interruttore si chiude in t = 0. Trova la tensione del condensatore vC in t = 75 ms.
Vs = 24 VR1 = 2,2 kΩR2 = 1 kΩC = 68 µFt = 75 ms
vC = V
12.Transitori RC e RLDifficile
Subito prima che l’interruttore si chiuda in t = 0, il condensatore ha 3 V con la polarità indicata. Trova la tensione del condensatore vC in t = 150 ms.
Vs = 9 VR = 1 kΩC = 220 µFvC(0) = 3 Vt = 150 ms
vC = V
13.Thévenin e NortonMedia
Trova la resistenza di Thévenin Rth vista dai morsetti a–b.
V1 = 15 VR1 = 6 ΩR2 = 10 ΩR3 = 15 Ω
Rth = Ω
14.Thévenin e NortonDifficile
Trova la corrente di Norton IN: la corrente che scorre da a a b se i morsetti sono cortocircuitati.
V1 = 18 VIs = 1 AR1 = 3 ΩR2 = 10 ΩR3 = 25 Ω
IN = A
15.Diagrammi di Bode e marginiMedia
Il filtro passa-alto RC mostrato ha R = 1 kΩ, C = 4,7 nF. Viene applicato un ingresso sinusoidale di 100 kHz. Trova il guadagno |H| = |vout/vin| in dB.
R = 1 kΩC = 4,7 nFf = 100 kHz
|H| = dB
16.Diagrammi di Bode e marginiDifficile
Un anello a retroazione unitaria ha la funzione di trasferimento ad anello aperto L(s) = 180/(s(s + 5)). Trova il margine di fase PM in gradi.
L(s) = 180/(s(s + 5))
PM = °
3Soluzioni
1.Numeri complessi
Risposta: θ = 50,19 °
Forma polare: z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ, con r = |z| e θ = arg z. Per tornare alla forma cartesiana: a = r cos θ, b = r sin θ. L’argomento richiede il quadrante: θ = atan(b/a) solo quando a > 0; per a < 0 somma o sottrai 180°. In forma polare la moltiplicazione è facile: moltiplica i moduli e somma gli argomenti; per la divisione dividi i moduli e sottrai gli argomenti.
Quadrante
a = 5, b = 6 → I
Angolo di riferimento
α = atan(6/5) = 50,19°
Argomento
θ = α = 50,19°
Risposta
θ = 50,19°
In forma polare z = 7,81∠50,19°.
2.Numeri complessi
Risposta: Im(z₃) = 0,684
De Moivre e radici: (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ. L’equazione zⁿ = R∠φ ha esattamente n radici, tutte con modulo R1/n, agli argomenti (φ + 360°·k)/n per k = 0, 1, …, n − 1: giacciono equidistanziate su una circonferenza, a 360°/n l’una dall’altra. Un’equazione quadratica z² + pz + q = 0 con p² < 4q ha le radici complesse z = −p/2 ± j√(q − p²/4); un polinomio a coefficienti reali ha sempre le radici complesse in coppie coniugate a ± jb.
Modulo delle radici
641/6 = 2
Argomento della radice
θ₃ = (−120° + 360°·3)/6 = 160°
Forma cartesiana
z₃ = 2·(cos 160° + j sin 160°) = −1,879 + j0,684
Im(z₃) = 0,684
Risposta
Im(z₃) = 0,684
Le 6 radici giacciono sulla circonferenza di raggio 2, a distanza angolare di 60°.
3.Impedenza AC e fasori
Risposta: I = 0,3943 A
Circuiti AC con i fasori: resistori, induttori e condensatori hanno impedenze R, jωL e 1/(jωC), con ω = 2πf. In serie le impedenze si sommano come resistenze, ma come numeri complessi. Corrente e tensione efficaci seguono la legge di Ohm con |Z|.
Reattanze
ω = 2πf = 2π·60 = 377 rad/s
XL = ωL = 377·0,05 = 18,85 Ω
XC = 1/(ωC) = 1/(377·10·10⁻⁶) = 265,3 Ω
Impedenza
In serie le impedenze si sommano come numeri complessi: Z = R + j(XL − XC).
In un circuito serie la stessa corrente attraversa ogni elemento.
I = V/|Z| = 100/253,6 = 0,3943 A
Risposta
I = 0,3943 A
4.Impedenza AC e fasori
Risposta: VC = 6,074 V
Circuiti AC con i fasori: resistori, induttori e condensatori hanno impedenze R, jωL e 1/(jωC), con ω = 2πf. In serie le impedenze si sommano come resistenze, ma come numeri complessi. Corrente e tensione efficaci seguono la legge di Ohm con |Z|.
Reattanze
ω = 2πf = 2π·60 = 377 rad/s
XL = ωL = 377·0,25 = 94,25 Ω
XC = 1/(ωC) = 1/(377·100·10⁻⁶) = 26,53 Ω
Impedenza
In serie le impedenze si sommano come numeri complessi: Z = R + j(XL − XC).
In un circuito serie la stessa corrente attraversa ogni elemento.
I = V/|Z| = 24/104,8 = 0,229 A
Tensione sul condensatore
VC = I·XC = 0,229·26,53 = 6,074 V
Risposta
VC = 6,074 V
5.Potenza AC e fattore di potenza
Risposta: I = 104,2 A
Potenza in AC: la potenza apparente S = V·I (VA) si divide in potenza attiva P = S·cos φ (W), che compie lavoro utile, e potenza reattiva Q = S·sin φ (var), che oscilla tra generatore e carico. Il fattore di potenza è cos φ. Un condensatore in parallelo fornisce potenza reattiva localmente, quindi la corrente di linea diminuisce a parità di potenza attiva.
Corrente di linea
Solo la parte attiva della potenza compie lavoro, quindi dividi per il fattore di potenza.
I = P/(V·cos φ) = 15000/(240·0,6) = 104,2 A
Risposta
I = 104,2 A
6.Potenza AC e fattore di potenza
Risposta: cos φ = 0,8479
Potenza in AC: la potenza apparente S = V·I (VA) si divide in potenza attiva P = S·cos φ (W), che compie lavoro utile, e potenza reattiva Q = S·sin φ (var), che oscilla tra generatore e carico. Il fattore di potenza è cos φ. Un condensatore in parallelo fornisce potenza reattiva localmente, quindi la corrente di linea diminuisce a parità di potenza attiva.
Potenza reattiva prima e dopo
La potenza attiva P non cambia; cambia solo la potenza reattiva prelevata dalla rete.
Q1 = 24·tan(arccos 0,8) = 18 kvar
QC = V²·2πf·C = 230²·2π·60·150·10⁻⁶ = 2991 var = 2,991 kvar
Q2 = 18 − 2,991 = 15,01 kvar
Nuova potenza apparente
S2 = √(24² + 15,01²) = 28,31 kVA
Nuovo fattore di potenza
cos φ = P/S2 = 24/28,31 = 0,8479
Risposta
cos φ = 0,8479
7.Risonanza LC, fattore Q e larghezza di banda
Risposta: WL = 3,96 µJ
Risonanza LC: un condensatore carico collegato a un induttore fa passare una corrente che lo carica nel verso opposto: l’energia oscilla tra il campo elettrico di C (½Cv²) e il campo magnetico di L (½Li²) alla frequenza naturale f0 = 1/(2π√(LC)). Senza resistenza l’energia totale ½CV0² resta costante, quindi la corrente di picco è Imax = V0√(C/L). Un periodo è T = 1/f0; l’energia passa da C a L in un quarto di esso.
Energia totale
½·2,2 × 10⁻⁷·10² = 1,1 × 10⁻⁵ J
Energia rimasta nel condensatore
½·2,2 × 10⁻⁷·8² = 7,04 × 10⁻⁶ J
Energia nell’induttore
WL = 3,96 × 10⁻⁶ J = 3,96 µJ
Risposta
WL = 3,96 µJ
8.Risonanza LC, fattore Q e larghezza di banda
Risposta: RD = 440 kΩ
Fattore Q e larghezza di banda: in un circuito risonante Q = 2π·(energia immagazzinata)/(energia persa per ciclo). Per l’RLC serie Q = ω0L/R = (1/R)√(L/C); per l’RLC parallelo Q = R/(ω0L) = R√(C/L). La larghezza di banda tra le frequenze di mezza potenza f1 e f2 (dove la potenza è metà e la corrente o la tensione è 1/√2 del picco) è BW = f2 − f1 = f0/Q, cioè R/(2πL) in serie e 1/(2πRC) in parallelo. La frequenza di risonanza è la media geometrica f0 = √(f1f2), e f1,2 = f0(√(1 + 1/(4Q²)) ∓ 1/(2Q)). Le perdite fanno anche smorzare l’oscillazione: nell’RLC serie l’ampiezza diminuisce come e−Rt/(2L).
Resistenza dinamica
RD = 0,00022/(1 × 10⁻¹⁰·5) = 440000 Ω = 440 kΩ
Verifica con Q
Q = (1/r)·√(L/C) = 296,6, Q²·r = 440000 Ω
Risposta
RD = 440 kΩ
9.Sistemi trifase
Risposta: P = 14,2 kW
Sistemi trifase equilibrati: in un collegamento a stella (Y) la tensione concatenata è √3 volte la tensione di fase, VL = √3·Vph, e la corrente di linea è uguale alla corrente di fase. In un collegamento a triangolo (Δ) la tensione concatenata è uguale alla tensione di fase e la corrente di linea è √3 volte la corrente di fase, IL = √3·Iph. La potenza totale è tre volte la potenza di una fase: P = 3·Vph·Iph·cos φ = √3·VL·IL·cos φ.
Tensione di fase
Vph = VL = 400 V
Corrente di fase
|Z| = √(5² + 12²) = 13 Ω
Iph = 400/13 = 30,77 A
Potenza attiva totale
Solo la parte resistiva di ogni impedenza assorbe potenza attiva.
P = 3·Iph²·R = 3·30,77²·5 = 14,2 kW
Risposta
P = 14,2 kW
Verifica: cos φ = R/|Z| = 0,3846, e √3·VL·IL·cos φ dà la stessa potenza.
10.Sistemi trifase
Risposta: QC = 47,36 kvar
Sistemi trifase equilibrati: in un collegamento a stella (Y) la tensione concatenata è √3 volte la tensione di fase, VL = √3·Vph, e la corrente di linea è uguale alla corrente di fase. In un collegamento a triangolo (Δ) la tensione concatenata è uguale alla tensione di fase e la corrente di linea è √3 volte la corrente di fase, IL = √3·Iph. La potenza totale è tre volte la potenza di una fase: P = 3·Vph·Iph·cos φ = √3·VL·IL·cos φ. Rifasamento: i condensatori forniscono localmente potenza reattiva, QC = P·(tan φ1 − tan φ2). Ciascuno dei tre condensatori fornisce QC/3 = V²·ω·C, dove V è la tensione ai capi di quel condensatore: VL in una batteria a triangolo, VL/√3 in una batteria a stella.
Potenza reattiva prima e dopo
La potenza attiva non cambia, quindi ogni fattore di potenza determina la potenza reattiva: Q = P·tan φ.
Q1 = 100·tan(acos 0,78) = 100·0,8023 = 80,23 kvar
Q2 = 100·tan(acos 0,95) = 100·0,3287 = 32,87 kvar
Potenza reattiva dei condensatori
QC = Q1 − Q2 = 47,36 kvar
Risposta
QC = 47,36 kvar
11.Transitori RC e RL
Risposta: vC = 5,992 V
Transitori del primo ordine: in un circuito con un solo condensatore o un solo induttore, ogni tensione e corrente passa esponenzialmente dal valore iniziale a quello finale: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ, con τ = RC o τ = L/R. Dopo circa 5τ il circuito si è assestato.
Equivalente di Thévenin visto dal condensatore
Cortocircuita il generatore per trovare Rth; apri il condensatore per trovare la tensione a cui si stabilizzerà.
Rth = R1 ∥ R2 = 2,2·1/(2,2 + 1) = 0,6875 kΩ
vC(∞) = 24·1/(2,2 + 1) = 7,5 V
Costante di tempo
τ = Rth·C = 0,6875·68 = 46,75 ms
Curva di carica
vC(t) = 7,5·(1 − e−75/46,75) = 5,992 V
Risposta
vC = 5,992 V
12.Transitori RC e RL
Risposta: vC = 5,966 V
Transitori del primo ordine: in un circuito con un solo condensatore o un solo induttore, ogni tensione e corrente passa esponenzialmente dal valore iniziale a quello finale: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ, con τ = RC o τ = L/R. Dopo circa 5τ il circuito si è assestato.
Valore iniziale, valore finale, costante di tempo
La tensione del condensatore non può saltare, quindi parte dal valore immagazzinato e tende alla tensione del generatore.
vC(0) = 3 V, vC(∞) = Vs = 9 V
τ = R·C = 1 kΩ · 220 µF = 220 ms
vC(t) = 9 + (3 − 9)·e−t/τ
Tensione all’istante dato
vC(150) = 9 + (−6)·e−150/220 = 5,966 V
Risposta
vC = 5,966 V
13.Thévenin e Norton
Risposta: Rth = 18,75 Ω
Teorema di Thévenin: ogni rete lineare a due morsetti si comporta come un unico generatore di tensione Vth in serie con una resistenza Rth. Il teorema di Norton dà la stessa rete come generatore di corrente IN = Vth/Rth in parallelo con Rth.
Trova Rth con tutti i generatori spenti
Sostituisci i generatori di tensione con cortocircuiti e quelli di corrente con circuiti aperti, poi guarda il circuito da a–b.
R1 ∥ R2 = 6·10/(6+10) = 3,75 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 3,75 + 15 = 18,75 Ω
14.Thévenin e Norton
Risposta: IN = 1,507 A
Teorema di Thévenin: ogni rete lineare a due morsetti si comporta come un unico generatore di tensione Vth in serie con una resistenza Rth. Il teorema di Norton dà la stessa rete come generatore di corrente IN = Vth/Rth in parallelo con Rth.
Trova Rth con tutti i generatori spenti
Sostituisci i generatori di tensione con cortocircuiti e quelli di corrente con circuiti aperti, poi guarda il circuito da a–b.
R1 ∥ R2 = 3·10/(3+10) = 2,308 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 2,308 + 25 = 27,31 Ω
Trova Vth, la tensione a vuoto
Con a–b aperti, l’unico percorso per Iₛ è attraverso R₃ nel nodo A. Trova V_A per sovrapposizione di V₁ e Iₛ, poi aggiungi la caduta su R₃.
VA = V1·R2/(R1+R2) + Is·(R1∥R2) = 13,85 + 1·2,308 = 16,15 V
Vth = VB = VA + Is·R3 = 16,15 + 1·25 = 41,15 V
Equivalente di Norton
Un generatore di Norton è lo stesso circuito visto come un generatore di corrente in parallelo con R_th. La sua corrente è la corrente di cortocircuito tra a–b.
IN = Vth/Rth = 41,15/27,31 = 1,507 A
15.Diagrammi di Bode e margini
Risposta: |H| = −0,4715 dB
Risposta in frequenza: sostituisci s = jω nella funzione di trasferimento. Il modulo in decibel è 20·log₁₀|H(jω)| e la fase è la somma degli angoli dei fattori al numeratore meno quelli dei fattori al denominatore. Un filtro RC o RL del primo ordine ha la frequenza di taglio (−3 dB) a ωc = 1/(RC) oppure R/L, e fc = ωc/(2π); un filtro passa-basso dà |H| = 1/√(1 + (ω/ωc)²) e φ = −atan(ω/ωc). Nel diagramma di Bode asintotico (a segmenti) ogni polo piega il modulo verso il basso di 20 dB/decade alla sua frequenza di taglio, ogni zero lo piega verso l’alto di 20 dB/decade, e un integratore 1/s dà −20 dB/decade a tutte le frequenze. Pulsazione di attraversamento del guadagno ωc: |L(jω)| = 1 (0 dB); margine di fase PM = 180° + ∠L(jωc). Pulsazione di attraversamento della fase ω180: ∠L(jω) = −180°; margine di guadagno GM = −20·log₁₀|L(jω180)| dB. L’anello chiuso è stabile quando entrambi i margini sono positivi.
Frequenza di taglio
ωc = 1/(RC) = 1/(1000·4,7 × 10⁻⁹) = 212766 rad/s
fc = 33863 Hz → f/fc = 100000/33863 = 2,953
Guadagno
|H| = 2,953/√(1 + 2,953²) = 0,9472
20·log₁₀(0,9472) = −0,4715 dB
Risposta
|H| = −0,4715 dB
16.Diagrammi di Bode e margini
Risposta: PM = 21,1 °
Risposta in frequenza: sostituisci s = jω nella funzione di trasferimento. Il modulo in decibel è 20·log₁₀|H(jω)| e la fase è la somma degli angoli dei fattori al numeratore meno quelli dei fattori al denominatore. Un filtro RC o RL del primo ordine ha la frequenza di taglio (−3 dB) a ωc = 1/(RC) oppure R/L, e fc = ωc/(2π); un filtro passa-basso dà |H| = 1/√(1 + (ω/ωc)²) e φ = −atan(ω/ωc). Nel diagramma di Bode asintotico (a segmenti) ogni polo piega il modulo verso il basso di 20 dB/decade alla sua frequenza di taglio, ogni zero lo piega verso l’alto di 20 dB/decade, e un integratore 1/s dà −20 dB/decade a tutte le frequenze. Pulsazione di attraversamento del guadagno ωc: |L(jω)| = 1 (0 dB); margine di fase PM = 180° + ∠L(jωc). Pulsazione di attraversamento della fase ω180: ∠L(jω) = −180°; margine di guadagno GM = −20·log₁₀|L(jω180)| dB. L’anello chiuso è stabile quando entrambi i margini sono positivi.