Elettronica

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Emulatore 6502

Synth

Idee e altro

Quando si è al tavolo da lavoro, infervorati nel creare il nuovo progetto di elettronica o a modificarne uno esistente, regolarmente ci trova a dover trovare il giusto valore di una resistenza, di un condensatore, di un'induttanza piuttosto che di un circuito risonante. Colti da improvvisa amnesia, o in preda a dubbi atroci sulla formula da utilizzare, ci si butta alla ricerca dell'informazione: vecchi libri di scuola, articoli su riviste o, fortunati ai nostri tempi, a caccia su Internet. Tutto va bene...ma avere uno strumento unico per reperire il 90% di quanto serve sapere, sarebbe una bella cosa! Da qui nasce l'idea per questo programma: un comodo strumento per avere sempre sottomano quello che ci serve. Il programma prevede al momento (ma può crescere) 5 schede per altrettante funzioni.

Chiarimenti

Senza dubbio,la scheda più complessa è quella dei filtri. Ho scelto questo tipologia di filtri (multiple feedback ), indeciso fino all'ultimo se utilizzare i Sallen-Key, perche si prestano senza complicazioni ad assumere tutte e 3 le configurazioni più utilizzate (passa basso, passa-alto e passa-banda). Le formule utilizzate sono tutte reperibili su Internet, ma, purtroppo, non tutte insieme e mai presentate in maniera coerente tra loro. In particolare, per mia scelta precisa, volevo ottenere la possibilità di calcolo a partire dai parametri di funzionamento (frequenza di taglio, guadagno in zona non smorzata e fattore di merito Q) , ma anche l'opposto, cioè dati i componenti risalire ai parametri del filtro. Queste informazioni, ripeto, esistono, ma mai insieme; da qui l'uso di formule ricavate da fonti diverse e presentate in modo diverso (dove c'è una R1, dall'altra parte c'è una R3, e così via). Ho trovato discrepanze ed errori anche in fonti 'cattedratiche', per cui non escludo di aver male interpretato quello che ho trovato. Qualsiasi correzione, suggerimento o fonte completa ed attendibile sarà grandemente apprezzata.

Il programma è interamente frutto mio, nel bene e nel male, mentre le formule e alcune tabelle sono state prelevate in buonafede da Internet. Non credo e non mi risulta che ci siano copyright da rispettare, ma nel caso così non fosse, qualsiasi indicazione sarà benvoluta.

Descrizione generale

Programma per Windows realizzato e testato solo nella versione XP con Service Pack2; non posso fornire indicazioni di funzionamento sotto Vista.
L'applicazione prevede solo 2 menu: menù Programma, usato solo per tornare a Windows, e il menù Resistenze che permette di scegliere la gamma di resistenze (nelle serie EIA), ovvero di precisioni, utilizzate in tutti i casi in cui sono coinvolti valori di resistenza.

Abbreviazioni

Le caselle di input per i valori di resistenza, capacità, induttanza e frequenza, prevedono di norma l'introduzione di valori nelle unità base - Ohm, Farad, Henry e Hz.
Si possono però utilizzare, è molto meglio, le abbreviazioni per i moltiplicatori più utilizzati, ovvero:
p = pico, n = nano, u = micro, m = milli, k = kilo, M = mega
Con l'ovvia eccezione di 'm' e 'M', l'uso di maiuscole o minuscole è indifferente.
Il separatore decimale può essere indifferentemente il punto o la virgola.

La scheda si presenta suddivisa in due zone:
la zona di sinistra visualizza il valore di una resistenza dati i codici colori delle bande (2 o 3 per i valori, 1 per il moltiplicatore, 1 per la tolleranza e 1, opzionale, per il coefficiente di temperatura); con un click sui quadratini colorati si applica il codice relativo e si visualizza il valore calcolato (con un'indicazione se è un valore valido o no).

La zona di destra è a sua volta suddivisa in 4 aree:
(1) ricerca del miglior valore all'interno delle serie abilitate e visualizzazione del relativo codice colore
(2) calcolo dei paralleli: dato un valore cercato viene visualizzata la migliore coppia di resistenze
(3) calcolo dei partitori: dato un rapporto di partizione (ed eventualmente, il valore della 1° resistenza - di default = 10Kohm), viene fornito il valore della 2° resistenza
(4) una semplice tabella che riporta i valori di resistenza, normalizzati, all'interno di ciascuna serie EIA

Per ogni valore calcolato viene fornito l'errore percentuale rispetto al valore ideale

Per i condensatori è prevista un'area per la ricerca del miglior valore commerciale (nella serie comune E12) a partire dal valore ideale, con anche qui l'indicazione dell'errore percentuale e assoluto.
Il resto della scheda è utilizzato per varie tabelle che cercano di chiarire alcune delle indicazioni, in mezzo a un 'marasma' di scelte, sui codici valore e sulle tolleranze, sui coefficienti di temperatura e sulle tecnologie costruttive.

Come anticipato, questa sezione mi crea qualche dubbio non avendo disponibile uno strumento di verifica per tutte le 6 combinazioni di calcolo; potrà quindi essere corretta e rivista in futuro.

La finestra consiste in 2 aree per il progetto di filtri a partire dai parametri (a sinistra) o dai componenti (a destra).
Per ogni esecuzione di un calcolo (ma non per il passa-banda), viene mostrato il diagramma di Bode (attenuazione) relativo, con parecchie riserve sulla precisione e sulla qualità di resa. Anche qui servirebbe aiuto.

Qui abbiamo un'utile tabella di conversione tra unità decimali e unità AWG per le sezioni di filo più comuni
Sulla destra, si può calcolare la resistenza di un filo metallico (in diversi materiali più o meno comuni) alla temperatura di 20° (To), oppure alla temperatura di funzionamento prevista (Tu).

Altra area complessa, un mondo a se in elettronica, soprattutto per la sezione di calcolo delle induttanze in aria, visto l'enorme numero di formule approssimate esistenti su Internet.

Sulla sinistra si calcolano le impedenze di condensatori e induttanze alla frequenza voluta, e si calcolano frequenza, banda passante e fattore di merito per circuiti RLC con risonanza serie e parallela.