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L'impianto fotovoltaico è costituito da una stringa di pannelli fotovoltaici, realizzati a loro volta da semiconduttori sottoposti a drogaggio, che sfruttano l'effetto fotovoltaico che si verifica nella struttura chimica del materiale che li compone (semiconduttore, silicio drogato) per convertire l'energia radiante emessa dal sole in energia elettrica.
Dando per scontato la conoscenza del processo che innesca la produzione di corrente in funzione dell'energia radiante che colpisce la giunzione di silicio drogato, si vuole saltare la fase descrittiva dell'effetto fotovoltaico e passare direttamente alla successiva fase descrittiva dei criteri per il dimensionamento di un impianto che saranno trattati in  maniera non abbastanza approfondita.

Oggi, dopo la cessazione dell'incentivo Conto Energia nel luglio del 2013, le agevolazioni come lo Scambio sul Posto, le detrazioni fiscali IRPEF del 50% (per gli impianti residenziali) e il Ritiro Dedicato non incidono in modo cospicuo come ha inciso l'incentivo Conto Energia.
Perciò adesso, il dimensionamento di un impianto fotovoltaico deve essere fatto con più accuratezza per poter, nel corso degli anni successivi, ripagare i  cospiscui costi di progettazione e installazione dell'impianto attraverso: - l'autoconsumo della propria energia; - il rimborso dell'energia immessa in rete; -detrazioni fiscali IRPEF.
E non più alle dimensioni dell'impianto, come avveniva nell'era degli incentivi Conto Energia dove si mirava ad avere un impianto efficiente di grandi dimensioni per poter generare maggiore energia che sarebbe stata, successivamente, parzialmente o integralmente pagata.
Un "dimensionamento ottimale" dell'impianto deve garantire almeno il 70% di autoconsumo medio annuale.
Per ottenere un dimensionamento ottimale dell'impianto bisogna tenere in considerazioni tanti criteri, alcuni dei quali saranno elencati qui di seguito.
- Conoscenza del fabbisogno energetico medio annuo familiare, residenziale o industriale a seconda di dove è collocato l'impianto.
é importante avere delle stime annuali perchè la produzione fotovoltaica è soggetta all'andamento stagionale.
- Conoscenza della risorsa solare.
Bisogna avere una stima della risorsa solare disponibile nella zona in cui si vuole collocare l'impianto.
Esistono degli atlanti solari che riportano la radiazione media per ogni area geografica su base annuale e/o mensile, espressa in kWh/m².
- Orientamento e inclinazione dei moduli o pannelli fotovoltaici.
L'orientamento ideale è il Sud mentre l'inclinazione ideale è invece di 30° che varierà a seconda delle esigenze dell'area in cui i moduli vengono collocati.
- Stima della producibilità dell'impianto.
Per stimare la producibilità dell'impianto è necessaria  la conoscenza, oltre del tipo di panello fotovoltaico usato e la sua efficienza, del BOS (Balance Of System). Parametro che tiene conto dell'efficienza dell'intero impianto fotovoltaico, esclusi i pannelli.
Il BOS generalmente è vicino all'85% mentre il rendimento dei pannelli fotovoltaici può variare dal 5% al 15%:
- Pannelli in silicio amorfo: 4-6%
- Pannelli in silicio      policristallino: 10-12%
-Pannelli in silicio monocristallino: 13-15%
- Lo spazio
Basti pensare che per 1kW dii pannelli fotovoltaici installati su un tetto a falde si avrà uno spazio occupato pari  a 8 m² mentre su una superficie piana lo spazio occupato aumenta 10-12m².
- altro fattore da considerare è la realizzazione di un impianto stand-alone o autonomo con la conseguente integrazione di accumulatori o la realizzazione di un impianto grid-connected.

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filtro attivo passa-banda

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Filtri attivi lpf e hpf

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Prima di passare allo studio dei filtri attivi bisogna avere delle chiare idee su cosa siano lo spettro d'ampiezza e l'enunciato di Fourier.
Il teorema di Fourier afferma che:
un segnale periodico di forma qualunque e frequenza f ₁ può essere scomposto in una serie di segnali sinusoidali con frequenza multiple intere di f ₁, di ampiezze e fase opportune, e di una componente continua di valore pari al valore medio del segnale.
Quindi un segnale v(t) può essere espresso come una somma di sinuoidi:
v(t) = V₀ + V₁ sen(2*pi-greco*f₁+ sfasamento₁) +V₂ sen(2*2*pi-greco*f₁ + sfasamento₂) + Vn sen( n* 2 * pigreco * f₁ + sfasamenton)
V0 è la componente continua;
V1 e sfasamento1 sono l'ampiezza e la fase della fondamentale;
v₂/Vn e sfasamento₂/sfasamenton sono ampiezza e fase iniziale delle varie armoniche.

Lo spetto d'ampiezza di un segnale è il grafico frequenza-tensione che raffigura, con dei segmenti verticali, le ampiezze della fondamentale e delle varie armoniche alle varie frequenze.
Uno strumento per misurare e visualizzare lo spettro di un segnale è l'analizzatore di spettro
In allegato un esempio di spettro d'ampiezza.

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dimensionamento dei componenti di un filtro attivo

# data[].attributes.subject
dimensionamento dei componenti di un filtro attivo

# data[].attributes.body
piattaforma online e gratuita utile al dimensionamento dei componenti di un filtro attivo: http://www.analog.com/designtools/en/filterwizard/

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Estratto dal pdf recuperabile al seguente link: http://www.iet.unipi.it/p.bagnoli/eaa/transistore-mos1.pdf

Chiamiamo VGS la tensione fra Gate e Source e VDS la tensione fra Drain e Source.
Mettiamo i terminali B, S, D a massa. Applichiamo una VGS >0 al terminale G:
Si determina un campo elettrico che in un primo momento allontana le cariche positive (lacune) dalla
regione di canale, aumentando la VGS, il numero di cariche negative (elettroni) (2) nella zona di
svuotamento aumenta progressivamente fino a raggiungere un numero uguale a quello che avevano le
lacune.
A questo punto abbiamo sostanzialmente invertito la carica nella regione di canale che è diventata
negativa. Abbiamo così realizzato è un condensatore che ha come armature: la regione di canale fra
source e drain ed il terminale di gate. Il dielettrico è lo strato di biossido di silicio (SiO2).
Riassumendo: funzionamento condensatore
body a massa
drain e source alla stessa tensione (spesso a massa)
VGS > 0
In questa configurazione si può notare che aumentando da zero la tensione di gate si raggiunge prima
uno stato in cui il numero di elettroni nel canale è pari a quello delle lacune che erano presenti in
condizioni di riposo, il valore di VGS in questo stato e chiamato tensione di soglia VTH. In questo stato
il canale si è appena formato e vi scorre una corrente trascurabile. Per valori di VGS superiori alla soglia
il canale incomincia ad allargarsi.
E’ chiaro ormai che affinché il MOSFET conduca deve essere indotto (induced) un canale per questo il
MOSFET che stiamo analizzando si dice ad arricchimento (enhancement).

# data[].attributes.body
Schema a blocchi di un amplificatore di potenza integrato.
- PREAMPLIFICAORE--> op-amp = guadagno di tensione elevato
- DRIVER (AMP.PILOTA) ---> amplificatore in classe A
- AMPLIFICATORE FINALE ---> ampl. in classe AB a simmetria complementare o in classe D.
- R1,R2 --> retroazione negativa=configurazione di un op-amp non invertente
con un guadagno pari a 1+R2/R1

# data[].attributes.body
*appunti di un collaboratore al padlet della classe*
Gli amplificatori di potenza sono degli apparecchi elettronici che trasferiscono al carico una potenza rilevante, parliamo di alcuni decimi di Watt in su. Di solito essi sono costituiti da più stadi di amplificazione, allo scopo, di ridurre la distorsione non lineare.

Tutti gli amplificatori assorbono potenza dall'alimentazione continua e ne trasferiscono una parte al carico, il resto viene dissipato dai dispositivi attivi e dalla rete di polarizzazione.

Quando le potenze in gioco sono rilevanti, è fondamentale che la maggior parte di potenza fornita dall' alimentazione finisca sul carico, sia per ridurre inutili perdite di potenza, sia per evitare che i dispositivi attivi si surriscaldino troppo. I principali parametri per definire le prestazioni di un amplificatore di potenza, sono la distorsione, il guadagno di potenza e il rendimento.

•La distorsione, detta anche distorsione armonica totale o THD, è la deformazione che subisce il segnale che entra, a causa della non linearità dell’amplificatore. In generale, un segnale che attraversa un qualunque dispositivo elettronico può subire un'alterazione del suo contenuto in frequenza; il segnale in uscita al dispositivo potrà quindi risultare alterato rispetto al segnale in ingresso e presentare una distorsione. Per evitare distorsioni, è bene che il valore di THD caratteristico di una specifica apparecchiature elettronica venga dichiarato sui datasheet e sui manuali d'uso dell'apparecchiatura stessa.

•Il guadagno di potenza viene anche definito come power gain (Gp), che non è altro che il rapporto tra la potenza utile d’uscita Pu e la potenza d’ingresso Pi. Da questa definizione abbiamo la formula Gp=Pu/Pi.

•Il rendimento di conversione o conversion efficiency di un amplificatore, è il rapporto tra la potenza utile d’uscita Pu e la potenza erogata dell’alimentatore Pcc. Da qui la formula R(nc)=Pu/Pcc.

Gli amplificatori vengono suddivisi in classi di funzionamento, a secondo della posizione del punto di riposo dei dispositivi attivi. Abbiamo 5 classi di amplificatori: classe A-B-AB-C-D.

*NON COMPLETO, DA CONTINURE!

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*inserire gli appunti scritti sul quaderno inerenti le caratteristiche e l'impiego*
L'amplificatore operazionale è un componente elettronico, realizzato in forma integrata, molto versatile perché può adempiere diverse funzioni: somma, prodotto, differenza, divisione, integrazione, comparazione, derivazione, amplificazione ecc.
Dal simbolo elettrico si può evincere che esso possiede due terminali per l'alimentazione (duale), due terminali per gli  ingressi (invertente -,  e non invertente +) e uno per l'uscita.

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Principali parametri di un amplificatore di potenza

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Principali parametri di un amplificatore di potenza

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Giuseppe Antonio Iaria - 5CT

Distorsione armonica totale

La distorsione armonica totale (THD -> Total Harmonic Distortion) è un parametro che valuta la linearità di un amplificatore. Essa è data dal rapporto percentuale tra la potenza in uscita delle armoniche e quella del segnale utile:

THD=(√P arm/P u)*100

La linearità che questo parametro valuta, determina la qualità del dispositivo e quindi l'andamento del segnale di uscita il più vicino possibile a quello di ingresso.

Per capire l'utilità di questo parametro è necessario comprendere come l'uscita di un amplificatore sia molto suscettibile a distorsioni del segnale d'uscita a causa della presenza di componenti attivi, caratterizzati da una caratteristica non lineare.

Data dunque la presenza di componenti non lineari, in presenza di un segnale variabile nel tempo, a una data frequenza fi, si ottiene in uscita un segnale con un andamento non esattamente fedele a quello in ingresso, per la presenza di componenti armoniche.

Rendimento di conversione η

E' il rapporto tra la potenza utile d'uscita Pu e la potenza erogata dall'alimentatore Pcc:

η=P u/P CC

E' un parametro che ci dice quanta potenza erogata dall'alimentatore viene trasferita sul carico.
Da un'altra formula

η=P u/P u+P Dtot

Si può concludere che per avere un rendimento di conversione massimo basta avere una potenza dissipata minima su tutti i componenti dell'amplificatore.

Figura di merito

E' il rapporto tra la massima potenza dissipata sull'elemento attivo e la massima potenza utile d'uscita:

F=P Dmax/P umax

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-Giuseppe Antonio Iaria, 5CT

L'amplificazione di un segnale normalmente non avviene in un singolo stadio, bensì con una catena di stadi.
In foto vi è un esempio di catena di amplificazione a scopo didattico:
- nel primo stadio (preamplificatore) si amplificano piccoli segnali;
- nel secondo (stadio di elaborazione) vengono elaborati i segnali;
Nel primo e secondo stadio le potenze in gioco sono basse a causa dei bassi valori di tensione e e corrente.
- il terzo stadio (amplificatore di potenza o finale) è lo stadio che ha il compito di pilotare l'attuatore posto in uscita.

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-Giuseppe Antonio Iaria, 5CT

Gli amplificatori di potenza sono suddivisi in classi di funzionamento in base alla porzione di periodo del segnale di ingresso per cui il componente attivo risulta in conduzione:
- Classe A: vi è un angolo di conduzione pari a 360°, perciò il transistor sarà polarizzato in modo tale da condurre per tutto il periodo del segnale;
- Classe AB: si ha una tensione di polarizzazione di poco superiore alla tensione di soglia che non riesce a mantenere in conduzione il transistor per tutta la durata del periodo. Perciò si ha un angolo di conduzione compreso tra 180° e 360°.
- Classe B: il transistor conduce solo per un semiperiodo del segnale perché ha una tensione di polarizzazione pari alla tensione di soglia e, dunque, un angolo di conduzione pari a 180°.
- Classe C: la tensione di polarizzazione è inferiore alla tensione di soglia e quindi il transistor entra in conduzione per meno di un semiperiodo. Angolo di conduzione minore di 180°.
- Classe D: il segnale da amplificare viene prima trasformato in una sequenza di impulsi con frequenza costante ed elevata e duty cycle proporzionale all'ampiezza del segnale. Successivamente gli impulsi vengono amplificati mediante transistor funzionanti in commutazione (cioè nella zona di interdizione e zona di saturazione) e infine vengono filtrati per ottenere un segnale fedelmente amplificato.

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-Giuseppe Antonio Iaria, 5CT

Esistono due tipi:

Amplificatore in classe A con carico percorso da corrente di polarizzazione e amplificatore con carico non percorso da corrente di polarizzazione.

La configurazione di un amplificatore in classe A, con carico percorso da corrente di polarizzazione, è uguale a quella del transistor a emettitore comune con partitore di base polarizzato in modo tale da avere il suo punto di lavoro nella zona lineare della caratteristica di funzionamento.

Il secondo tipo di amplificatore si ottiene inserendo a monte del carico un trasformatore per impedire che il carico sia percorso dalla  componente continua  di polarizzazione.
La differenza sostanziale tra questa configurazione e quella precedentemente descritta è che questo tipo di amplificatore ha un rendimento di conversione doppio rispetto a quello attraversato dalla componente continua di polarizzazione.

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-Giuseppe Antonio Iaria, 5CT
Per realizzare un amplificatore di potenza in classe B viene adottata una particolare configurazione, chiamata amplificatore push-pull.
Gli amplificatori push pull sono quegli amplificatori, il cui angolo di conduzione è uguale a 180°, che amplificano il segnale di ingresso facendo lavorare alternativamente due transistor: uno amplifica la semionda positiva e l'altro quella negativa.
Due tipi di configurazione push pull sono utilizzati per realizzare amplificatori di potenza in classe B:
- a simmetria complementare con alimentazione duale;
- a simmetria complementare con singola alimentazione.

Per realizzare il primo tipo di configurazione push pull viene utilizzata una coppia di transistor complementari, uno NPN e uno PNP, con identiche caratteristiche elettriche per amplificare allo stesso modo le due semionde e un alimentazione duale per polarizzare entrambi in transistor

Il secondo tipo di configurazione è realizzato mediante l'uso:
- di un partitore di tensione che polarizza le basi dei transistor a Vcc/2;
- di un alimentazione singola (Vcc)
- e di due condensatori di accoppiamento.

Entrambi i tipi di configurazione possiedono una figura di merito pari a 0,2 e un rendimento di conversione pari al 78,5%
Il primo tipo di configurazione è quello piu usato.
Un vantaggio di questi amplificatori rispetto a quelli in classe A è  che in assenza di segnale la dissipazione nei componenti attivi dovuta alla polarizzazione è minima perchè i due transistor sono polarizzati appena sotto la soglia di conduzione.
Come si può osservare però dalla seconda immagine del file allegato, nel segnale in uscita di un amplificatore di potenza in classe B sono presenti delle distorsioni di cross-over che in un amplificatore di potenza in classe AB vengono decisamente attenuate.
Le distorsioni di cross-over si verificano quando un dispositivo entra in conduzione e l'altro nella zona di interdizione.

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-Giuseppe Antonio Iaria, 5CT
La configurazione di un amplificatore di potenza in classe AB risolve quasi completamente la distorsione di cross-over che si verifica nel segnale amplificato in classe B.
Essa è realizzata polarizzando i due transistor con una VBE leggermente superiore alla Vy per far si che quando il semiperiodo si trova nella fase di transizione (V=0) entrambi i BJT si trovino in debole conduzione e il segnale d'uscita non si annulli.
Si ha così un angolo di conduzione maggiore di 180° perché i due bit conducono per più di un semiperiodo.
La polarizzazione dei transistor può avvenire inserendo tra le basi di essi i resistori RB opportunamente dimensionati (partitore R-RB-RB-R) per ottenere VRb = VBE > VY.
Questa configurazione comporta un significante riscaldamento dei componenti attivi provocando un abbassamento della tensione di soglia che a sua volta provoca l'aumento di IB0 e quindi di IC0 fino a danneggiarli
in modo irreversibile.
Una risoluzione a questo problema è inserire i diodi al posto dei resistori RB. (vedi fig2 del documento allegato)