Applicare la teoria dei sistemi all'elettronica

[giovx24]

salve!
Il mio professore di elettronica mi ha fatto notare come spesso in elettronica le funzioni di trasferimento dei dispositivi cambiano a seconda di come essi vengono collegati con altri dispositivi.

Ad esempio
prendiamo un generatore di tensione con condensatore e resistenza in serie.
Prelevando l'output dalla resistenza otteniamo un filtro passa alto, la funzione di trasferimento dipende sia dalla resistenza che dal condensatore.
Ma se noi mettiamo un'altra resistenza in parallelo a quella che già c'è la resistenza complissiva cambierà, e quindi anche la funzione di trasferimento.
giusto?

In automatica sono stato abituato ad avere dei blocchetti con delle funzioni di trasferimento che non cambiano mai in qualsiasi modo vengono collegati tra di loro. Mentre per quello che ho capito in elettronica non è così.

Questa cosa non complica troppo la progettazione di un circuito? come si procede? come posso avere un filtro che filtra sempre determinate frequenze in qualsisi circuito lo vado a collegare?

grazie

[Exodus1]

"giovx24":Questa cosa non complica troppo la progettazione di un circuito? come si procede? come posso avere un filtro che filtra sempre determinate frequenze in qualsisi circuito lo vado a collegare?
grazie

Risposta breve:
Usi un buffer
Quello che succede ,quando aggiungi circuiti su circuiti, carichi il precedente con il successivo.
Nel tuo caso una resistenza messa in parallelo ad un circuito CR carica il circuito originale, se metti un buffer il circuito originale rimane tale.
Tale buffer deve avere certe caratteristiche, ad esempio se lavori in tensione, il buffer deve avere una resistenza d'ingresso altissima e una resistenza d'uscita basssissima
Tutto qui.

[RenzoDF]

"giovx24":... se noi mettiamo un'altra resistenza in parallelo a quella che già c'è la resistenza complissiva cambierà, e quindi anche la funzione di trasferimento.
giusto? ..

Giusto.

"giovx24":... In automatica sono stato abituato ad avere dei blocchetti con delle funzioni di trasferimento che non cambiano mai in qualsiasi modo vengono collegati tra di loro. Mentre per quello che ho capito in elettronica non è così. ...

Esatto, non è così semplice.

"giovx24":... Questa cosa non complica troppo la progettazione di un circuito? ...

Diciamo che la complica; se la complicasse troppo, non si progetterebbe nulla.

"giovx24":... come si procede? come posso avere un filtro che filtra sempre determinate frequenze in qualsisi circuito lo vado a collegare? ...

Il filtro verrà progettato in base alle caratteristiche dei circuiti che collegherò in ingresso e in uscita al filtro, e di certo non sarà adatto per un'uso universale.

"Exodus":... Usi un buffer ...
Tutto qui.

La progettazione elettronica non va certo ad usare fantomatici "buffer" ideali a destra e a manca di ogni segmento circuitale.

[Flamber]

"giovx24":
prendiamo un generatore di tensione con condensatore e resistenza in serie.
Prelevando l'output dalla resistenza otteniamo un filtro passa alto, la funzione di trasferimento dipende sia dalla resistenza che dal condensatore.
Ma se noi mettiamo un'altra resistenza in parallelo a quella che già c'è la resistenza complissiva cambierà, e quindi anche la funzione di trasferimento.
giusto?

Certo, modificare il circuito cambia la funzione di trasferimento. passando da $s$ a $t$ quelo che stai facendo, in questo semplice caso, è cambiare la costante di tempo tel sistema. Per filtri del secondo ordine, modificare induttori, condensatori e resistori vuol dire intervenire su tutti quei parametri come smorzamento, tempo di salita, tempo di assestamento etc.
Anzi, aggiungerei che anche le condizioni ambientali modificano la FdT, per esempio la temperatura influisce pesantemente sui sistemi elettronici, così come l'invecchiamento del sistema. i sistemi lineari tempo-invarianti perfetti non esistono, è solo una comoda approssimazione.

"giovx24":
In automatica sono stato abituato ad avere dei blocchetti con delle funzioni di trasferimento che non cambiano mai in qualsiasi modo vengono collegati tra di loro. Mentre per quello che ho capito in elettronica non è così.

Diciamo che esistono determinate condizioni di compatibilità tra due "blocchetti" collegati in cascata che ti permettono di non considerare gli effetti dei poli e degli zeri di un sistema sull'altro e viceversa. Certo, utilizzare dei buffer è comune (anche se non sempre è possibile o conveniente come dice giustamente Renzo), ma bisogna anche considerare che i buffer sono a lora volta dei blocchetti, con la loro banda passante, i loro poli, la loro rotazione di fase etc.

"giovx24":
Questa cosa non complica troppo la progettazione di un circuito? come si procede? come posso avere un filtro che filtra sempre determinate frequenze in qualsisi circuito lo vado a collegare?

Io direi che questo è un problema comune ad ogni ramo dell'ingegneria, e non solo all'elettronica. Esiste una trave che resista alle stesse sollecitazioni indipendentemente dal peso che sta reggendo? Esiste un server che abbia sempre le stesse performance indipendentemente dal numero di client? Esiste un aereo che possa viaggiare alla stessa velocità sia 5.000m che a 100.000m?

Come per ogni progetto, si parte da delle specifiche, si considerano delle condizioni in cui il dispositivo si dovrà utilizzare, si conosce il comportamento ideale, e alla fine si arriva alla produzione di un dispositivo che funziona in un determinato modo, con un certo margine d'errore, entro certi limiti di funzionamento, con delle incertezze e delle tolleranze.

Ad produttore di processori non interessa che il suo sistema funzioni da -270°C a 1000°C. Ciò che importa è che sia più veloce della concorrenza nel range di temperatura in cui gli utenti lo andranno ad utilizzare.