Descrizione del circuito

Figure 1: Schema dell'apparato sperimentale.

Il circuito simulato è descritto in figura 1. Un circuito RLC è guidato da un generatore d'onda sinusoidale con ampiezza di 1 V e frequenza regolabile. Un oscilloscopio è collegato al circuito in due punti: il canale 1 vede l'uscita del generatore d'onda, mentre il canale 2 misura la tensione ai capi del condensatore $C$.

L'oscilloscopio è collegato ad un computer che ne controlla l'acquisizione e viene usato per memorizare ed analizzare i dati.

Siccome non è possibile avere un apparato sperimentale completo per tutti, tutta la parte di strumentazione (generatore d'onda, circuito RLC, oscilloscopio) sono simulate da un programmino scaricabile dal sito web del Laboratorio di Calcolo 2 http://www.mi.infn.it/ andreazz/Laboratorio2/Oscilloscopio.tar. Le istruzioni su come compilare ed utilizzare il programma sono nel file di README.

Il programma può simulare circuiti LC, RC e RLC impulsati sia da un'onda sinusoidale che quadra di frequenza arbitraria. La scelta del tipo di circuito, funzione d'onda e frequenza viene fatta attraverso parametri dalla linea di comando che fa eseguire il programma.

Una volta in esecuzione, il programma rimane in ascolto sulla porta seriale ttyS1 (la COM2 del DOS) aspettando comandi di configurazione e rispondendo alle richieste di informazioni sul suo stato. Quando viene richiesto di acquisire una funzione d'onda, il programma fa partire un'integrazione delle equazioni del circuito con un metodo di Runge-Kutte [3] e calcola il valore delle tensioni sui canali 1 e 2 ad ogni istante. Se ad un certo punto viene soddisfatta la condizione di trigger dell'oscilloscopio, il programma memorizza 2500 punti attorno al momento del trigger e li comunica attraverso la porta seriale.

I comandi che l'emulatore comprende sono un sottoinsieme di quelli di un oscilloscopio modello TDS 1002 della Tektronix e sono elencati in sezione 3.

Sui vostri computer sono stati montati dei cavi seriali ``incrociati'' che collegano la porta seriale ttyS0 (COM1 del DOS) e la ttyS1, per cui, una volta che il programma di emulazione dell'apparato sperimentale è in esecuzione, la situazione che si presenta è completamente analoga ad avere un oscilloscopio esterno connesso alla porta ttyS0 del PC.

Scopo dell'esercizio è scrivere un programma che comunichi con l'oscilloscopio, consenta di configurarne i parametri e di acquisire i dati delle forme d'onda.

Una volta realizzata la funzionalità di input-output, bisognerà realizzare un programma od una macro di ROOT in grado di ricavare dai dati ottenuti i parametri di ampiezza e fase di una sinusoide acquisita dall'oscilloscopio virtuale.

Infine, variando la frequenza del generatore d'onda si ricostruirà la curva di risonanza del circuito.