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L'elettronica lineare

07/05/2022 14:32

Antonio Costantini

Elettronica, elettronica-analogica,

L'elettronica lineare

I circuiti lineari sono governati da ‎‎equazioni differenziali lineari‎‎ e possono essere analizzati con potenti tecniche nel dominio della frequenza

(la videolezione) E' lineare qualsiasi circuito elettronico per il quale sia valido il principio di sovrapposizione degli effetti. Un circuito realizzato con tutti componenti lineari è anch'esso lineare. Esempi di circuiti lineari sono ‎‎amplificatori‎‎, ‎‎derivatori e ‎‎integratori‎‎, ‎‎filtri elettronici‎‎ lineari o qualsiasi circuito composto esclusivamente da ‎‎resistori‎‎‎‎, ‎‎condensatori‎‎, ‎‎induttori‎‎, ‎‎amplificatori operazionali‎‎ (nella regione "non satura") e altri ‎‎elementi circuitali‎‎ "lineari".‎ 

Per contro, un circuito realizzato anche con componenti non lineari è non lineare ma può avere delle regioni di funzionamento lineare.I transistor, ad esempio, tendono a comportarsi in modo lineare quando vengono applicati "piccoli" segnali. Quindi, nell'analizzare molti circuiti in cui i livelli di segnale sono piccoli, ad esempio quelli nei ricevitori TV e radio, gli elementi non lineari possono essere sostituiti con un modello lineare a ‎‎piccolo segnale‎‎, consentendo di utilizzare tecniche di ‎‎analisi‎‎ ‎‎lineare‎‎.‎ 

‎Alcuni esempi di componenti elettronici non lineari sono: ‎‎diodi‎‎, ‎‎transistor‎‎ e ‎‎induttori‎‎ e ‎‎trasformatori‎‎ a ‎‎nucleo di ferro‎‎ quando il nucleo è saturo. Alcuni esempi di circuiti che operano in modo non lineare sono ‎‎raddrizzatori‎‎, ‎‎rilevatori‎‎ di ricevitori radio e tutti circuiti ‎‎logici digitali‎‎.‎

Il comportamento dei componenti lineari (resistori, condensatori e induttori) può essere specificato da un singolo numero (resistenza, capacità, induttanza, rispettivamente). Al contrario, il comportamento di un componente non lineare è specificato dalla sua caratteristica, che può essere rappresentata con una funzione matematica, in forma grafica oppure in forma tabellare. Di conseguenza specificare le caratteristiche di un circuito non lineare richiede più informazioni di quelle necessarie per un circuito lineare.‎

‎I circuiti lineari sono importanti perché possono elaborare ‎‎segnali analogici‎‎ senza introdurre ‎‎distorsioni e sono più facili da analizzare e progettare. Sono governati da ‎‎equazioni differenziali lineari‎‎ e possono essere analizzati con potenti tecniche matematiche ‎‎di dominio della frequenza‎‎, tra cui l'analisi ‎‎di Fourier‎‎ e la ‎‎trasformata di Laplace‎‎. L'analisi di un circuito lineare può spesso essere fatta a mano utilizzando una semplice ‎‎calcolatrice scientifica‎‎.‎‎ Al contrario, i circuiti non lineari di solito non hanno soluzioni semplici in forma chiusa. Devono essere analizzati utilizzando ‎‎metodi numerici‎‎ approssimativi mediante programmi di ‎‎simulazione, se si desiderano risultati accurati.

‎I sistemi "lineari" formano una categoria separata all'interno della industria elettronica. I produttori di transistor e ‎‎circuiti integrati‎‎ spesso dividono le loro linee di prodotti in linee "lineari" e "digitali". "Lineare" qui significa "‎‎analogico‎‎"; la linea lineare comprende circuiti integrati progettati per elaborare i segnali in modo analogico, come ‎‎amplificatori operazionali‎‎, ‎‎amplificatori audio‎‎ e ‎‎filtri attivi‎‎, nonché una varietà di circuiti di ‎‎elaborazione del segnale‎‎ che implementano funzioni analogiche non lineari come amplificatori logaritmici, ‎‎moltiplicatori analogici‎‎ e rilevatori di picco.‎