Esercizi sui Generatori Controllati

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Versione italiana

Esercizi sui Generatori Controllati

I generatori controllati sono dispositivi elettrici che producono una tensione o una corrente in base a un'altra tensione o corrente di controllo. Sono comunemente utilizzati nei circuiti elettronici e nelle applicazioni di ingegneria elettrica. I principali tipi di generatori controllati includono:

  1. Generatore di tensione controllato (VCCS): Produce una tensione in funzione di una corrente di controllo.
  2. Generatore di corrente controllato (CCCS): Produce una corrente in funzione di una corrente di controllo.
  3. Generatore di tensione controllato da tensione (VCVS): Produce una tensione in funzione di una tensione di controllo.
  4. Generatore di corrente controllato da tensione (CCVS): Produce una corrente in funzione di una tensione di controllo.

Proprietà dei Generatori Controllati

  1. Linearità: I generatori controllati sono generalmente lineari, il che significa che la loro uscita è proporzionale all'input di controllo.
  2. Modellazione: Possono essere rappresentati in un circuito come elementi con guadagni specifici, ad esempio, un guadagno kkk per un generatore di tensione controllato da corrente.

Esercizi

Esercizio 1: Generatore di tensione controllato da corrente (VCCS)

Un generatore di tensione controllato da corrente ha un guadagno di 10 \, \text{V/A}10V/A10 \, \text{V/A} e una corrente di controllo di 2 \, \text{A}2A2 \, \text{A}. Calcola la tensione di uscita.

Soluzione:
La tensione di uscita V_{out}VoutV_{out} è data dalla formula:

V_{out} = k \cdot I_{control} Vout=kIcontrol V_{out} = k \cdot I_{control}

Dove k = 10 \, \text{V/A}k=10V/Ak = 10 \, \text{V/A} e I_{control} = 2 \, \text{A}Icontrol=2AI_{control} = 2 \, \text{A}:

V_{out} = 10 \cdot 2 = 20 \, \text{V} Vout=102=20V V_{out} = 10 \cdot 2 = 20 \, \text{V}

Esercizio 2: Generatore di corrente controllato da tensione (CCVS)

Un generatore di corrente controllato da tensione ha un guadagno di 5 \, \text{A/V}5A/V5 \, \text{A/V} e una tensione di controllo di 4 \, \text{V}4V4 \, \text{V}. Calcola la corrente di uscita.

Soluzione:
La corrente di uscita I_{out}IoutI_{out} è data dalla formula:

I_{out} = k \cdot V_{control} Iout=kVcontrol I_{out} = k \cdot V_{control}

Dove k = 5 \, \text{A/V}k=5A/Vk = 5 \, \text{A/V} e V_{control} = 4 \, \text{V}Vcontrol=4VV_{control} = 4 \, \text{V}:

I_{out} = 5 \cdot 4 = 20 \, \text{A} Iout=54=20A I_{out} = 5 \cdot 4 = 20 \, \text{A}

Esercizio 3: Circuito con un generatore di tensione controllato da tensione (VCVS)

Considera un generatore di tensione controllato da tensione con un guadagno di 2 \, \text{V/V}2V/V2 \, \text{V/V} e una tensione di controllo di 3 \, \text{V}3V3 \, \text{V}. Se la tensione di uscita è collegata a un carico di 10 \, \Omega10Ω10 \, \Omega, calcola la corrente che attraversa il carico.

Soluzione:
La tensione di uscita V_{out}VoutV_{out} è data da:

V_{out} = k \cdot V_{control} Vout=kVcontrol V_{out} = k \cdot V_{control}

Dove k = 2 \, \text{V/V}k=2V/Vk = 2 \, \text{V/V} e V_{control} = 3 \, \text{V}Vcontrol=3VV_{control} = 3 \, \text{V}:

V_{out} = 2 \cdot 3 = 6 \, \text{V} Vout=23=6V V_{out} = 2 \cdot 3 = 6 \, \text{V}

Ora, usando la legge di Ohm per calcolare la corrente III attraverso il carico:

I = \frac{V_{out}}{R} = \frac{6 \, \text{V}}{10 \, \Omega} = 0.6 \, \text{A} I=VoutR=6V10Ω=0.6A I = \frac{V_{out}}{R} = \frac{6 \, \text{V}}{10 \, \Omega} = 0.6 \, \text{A}

English version

Controlled Generator Exercises

Controlled generators are electrical devices that produce a voltage or current based on another control voltage or current. They are commonly used in electronic circuits and electrical engineering applications. The main types of controlled generators include:

  1. Voltage-controlled generator (VCCS): Produces a voltage as a function of a control current.
  2. Current-controlled generator (CCCS): Produces a current as a function of a control current.
  3. Voltage-controlled voltage generator (VCVS): Produces a voltage as a function of a control voltage.
  4. Voltage-controlled current generator (CCVS): Produces a current as a function of a control voltage.

Properties of Controlled Generators

  1. Linearity: Controlled generators are generally linear, meaning that their output is proportional to the control input.
  2. Modeling: They can be represented in a circuit as elements with specific gains, for example, a gain kkk for a current-controlled voltage source.

Exercises

Exercise 1: Current-controlled voltage source (VCCS)

A current-controlled voltage source has a gain of 10 \, \text{V/A}10V/A10 \, \text{V/A} and a control current of 2 \, \text{A}2A2 \, \text{A}. Calculate the output voltage.

Solution:
The output voltage V_{out}VoutV_{out} is given by the formula:

V_{out} = k \cdot I_{control} Vout=kIcontrol V_{out} = k \cdot I_{control}

Where k = 10 \, \text{V/A}k=10V/Ak = 10 \, \text{V/A} and I_{control} = 2 \, \text{A}Icontrol=2AI_{control} = 2 \, \text{A}:

V_{out} = 10 \cdot 2 = 20 \, \text{V} Vout=102=20V V_{out} = 10 \cdot 2 = 20 \, \text{V}

Exercise 2: Voltage-controlled current source (CCVS)

A voltage-controlled current source has a gain of 5 \, \text{A/V}5A/V5 \, \text{A/V} and a control voltage of 4 \, \text{V}4V4 \, \text{V}. Calculate the output current.

Solution:
The output current I_{out}IoutI_{out} is given by the formula:

I_{out} = k \cdot V_{control} Iout=kVcontrol I_{out} = k \cdot V_{control}

Where k = 5 \, \text{A/V}k=5A/Vk = 5 \, \text{A/V} and V_{control} = 4 \, \text{V}Vcontrol=4VV_{control} = 4 \, \text{V}:

I_{out} = 5 \cdot 4 = 20 \, \text{A} Iout=54=20A I_{out} = 5 \cdot 4 = 20 \, \text{A}

Exercise 3: Circuit with a voltage-controlled voltage source (VCVS)

Consider a voltage-controlled voltage source with a gain of 2 \, \text{V/V}2V/V2 \, \text{V/V} and a control voltage of 3 \, \text{V}3V3 \, \text{V}. If the output voltage is connected to a load of 10 \, \Omega10Ω10 \, \Omega, calculate the current flowing through the load.

Solution:
The output voltage V_{out}VoutV_{out} is given by:

V_{out} = k \cdot V_{control} Vout=kVcontrol V_{out} = k \cdot V_{control}

Where k = 2 \, \text{V/V}k=2V/Vk = 2 \, \text{V/V} and V_{control} = 3 \, \text{V}Vcontrol=3VV_{control} = 3 \, \text{V}:

V_{out} = 2 \cdot 3 = 6 \, \text{V} Vout=23=6V V_{out} = 2 \cdot 3 = 6 \, \text{V}

Now, using Ohm's law to calculate the current III through the load:

I = \frac{V_{out}}{R} = \frac{6 \, \text{V}}{10 \, \Omega} = 0.6 \, \text{A} I=VoutR=6V10Ω=0.6A I = \frac{V_{out}}{R} = \frac{6 \, \text{V}}{10 \, \Omega} = 0.6 \, \text{A}

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