Frequenza di Uscita del Ponte Diodi: Doppio della Frequenza di Rete

La Matematica: Perché f_out = 2 × f_in

Un ponte diodi monofase a onda piena converte entrambe le semionde dell'ingresso CA in impulsi di corrente unidirezionali. Poiché ci sono due impulsi per ciclo di ingresso, la frequenza fondamentale dell'ondulazione è raddoppiata.

Analisi della Forma d'Onda

• Ingresso: v_in(t) = V_p sin(ωt), ω = 2πf_linea.
• Azione dei Diodi: D1/D2 conducono per π (0 a π). D3/D4 conducono per π (π a 2π).
• Tensione di Uscita (Non Filtrata): v_o(t) = |V_p sin(ωt)| = V_p |sin(ωt)|.
• Serie di Fourier di |sin|: |sin(ωt)| = (2/π) - (4/3π)cos(2ωt) - (4/15π)cos(4ωt) - ...
• Componente di Ondulazione Fondamentale: **2ω = 2 × 2πf_linea = 4πf_linea** → **f_ondulazione = 2 × f_linea**.

Esempi Numerici

Implicazioni Critiche

1. Dimensionamento Condensatore Filtro: C = I_carico / (f_ondulazione × V_{ondulazione(pp)}). Doppia f → Metà della C necessaria rispetto all'onda mezza.
2. Corrente RMS di Ondulazione nel Condensatore: I_{rms(ondulazione)} ≈ 1,2 × I_DC (per filtro C). Il condensatore deve essere nominale per questa a 2f_linea.
3. Regettore di Alimentatore (LDO) PSRR: Il PSRR tipicamente degrada con la frequenza. 120 Hz più facile da rifiutare di 60 Hz? In realtà il PSRR di solito è migliore a frequenze più basse. Ma 120 Hz è più vicino alla banda del loop di controllo.
4. Ronzio Audio: 120 Hz (regioni 60 Hz) o 100 Hz (regioni 50 Hz) è la frequenza del "ronzio". Anche la 2ª armonica (240/200 Hz) è presente.
5. Ponte Trifase: 6 impulsi → f_ondulazione = 6 × f_linea (300 Hz / 360 Hz). Molto più facile il filtraggio.

Con Condensatore Filtro (Tipico)

L'uscita diventa CC + Ondulazione. La frequenza di ondulazione rimane 2f_linea. La componente CC è V_DC ≈ V_p - V_r(pp)/2.

Consiglio di Misura

Osserva l'uscita del ponte (accoppiata CA):
• Imposta la base temporale a 2–5 ms/div (60 Hz) / 5–10 ms/div (50 Hz).
• Attiva il trigger sulla frequenza di rete (se isolato) o sul fronte di salita.
• Vedrai "bozze" a intervalli di 8,33 ms (120 Hz) o 10 ms (100 Hz).

Riepilogo: Ponte diodi monofase → **Frequenza di ondulazione in uscita = 2 × Frequenza di rete in ingresso**. Questa è una conseguenza fondamentale della rettifica a onda piena.