L Amplificatore Operazionale. Argomenti della lezione: Introduzione. Introduzione. Sommario. Introduzione. v O =A(v P -v N )=Av id.

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1 ommaro mplcaore perazonale amplcaore perazonale: Inroduzone agl.. Caraerche degl.. deal mplcaore Inerene e NN Inerene Ineguore Derenzale (mpl. da rumenazone) Crcu elemenar a rpoa dpendene dalla requenza NN Idealà: qualche eempo Comparaor rgomen della lezone: T: Inroduzone agl amplcaor operazonal. Caraerche degl amplcaor operazonal deal. mplcaore nerene, non nerene. Eeo del guadagno no ulla congurazone non nerene Inroduzone Gl.. rappreenano uno de componen pù mporan nel mondo dell eleronca (dal 96 crca) ETIIT! ono parcolarmene ada a olgere unzon maemache (molplcazon, addzon, orazon, negrazon, derazon.) da cu l loro nome perazonal Ma poono are mole alre unzon (lr, generaor, comparaor ) N Inroduzone ( N ) pprocco a caola chua ( lack ox ) enone al moreo non nerene N enone al moreo nerene guadagno d enone a crcuo apero enone d uca Inroduzone CC N ( N ) d CC Tue le enon ono murae rpeo a maa, ma olo la derenza delle enon n ngreo deermna l uca. mplcaore derenzale d N egnale derenzale d ngreo nche l uca è daa rpeo a maa ( INGE ENDED ) Normalmene le enon d almenazone non engono ndcae. ma c ono e CC < < CC

2 In generale: Tpca applcazone N d d d d d d d eenza derenzale d ngreo eenza d uca d N egnale derenzale d ngreo d d o < Derenal mpler Model: h ource and oad (Example) MIFICTE DIFFEENIE IDEE roblema: Calcolare l guadagno n enone: Da:, d kω, o Ω, kω, Ω nal: o d d o kω Ω d kω kω Ω Ω d d ID Ω openloop gan (mamo guadagno n enone dponble) roare con d kω e d kω chamare d! MIFICTE DIFFEENIE IDEE ID d d d Ω o d MIFICTE EINE IDEE d Ω d d d mplca che le corren d ngreo e ono nulle! C ono alre propreà (ed la a pagna )

3 MIFICTE EINE IDEE d d TTENINE!!! Nel lbro (ma non olo n queo) roa cro: o d lm d e, llora d per ogn alore no d CTTEITIC DI UN MIFICTE EINE IDEE ( ) d d N CTTEITIC DI UN M. EINE IDEE CC CC amp. p. dee eere almenao! CTTEITIC DI UN M. EINE qua IDEE N CC CC Conderamo ora una» (eempo a ) e a CC CC m deo ogn alore d e no!!! Ma non è ero che d empre!!! CC d m d CTTEITIC DI UN M. EINE qua IDEE N CC CC m CC 5 a CTTEITIC DI UN M. EINE qua IDEE m m ID m d TUINE INEE TUINE

4 N Conceo d coro crcuo ruale ( d ) CC CC oo rormulare l conceo nel eguene modo: e» e e l.. opera n zona lneare allora d NT: e coro crcuo ruale perche N ma non c e neun collegameno ra due ermnal (non c e paaggo d correne). mplcaore perazonale NII MIFICTI EINI CN ETINE NEGTI mplcaore perazonale Congurazone NN INETENTE Congurazone NN INETENTE (.. deale) ID ( ) N d N N Congurazone NN INETENTE (.. deale) Congurazone NN INETENTE

5 IN IN Congurazone NN INETENTE (.. deale) I x I x x N UT UT Congurazone NN INETENTE (.. deale) UT I x d d N IN ma I I IN UT Ω I Congurazone NN INETENTE crcuo equalene (.. deale) IN IN IN IN UT Ω IN Congurazone NN INETENTE (guadagno d anello no a < ) d N N N nolre ( ) N Congurazone NN INETENTE (guadagno d anello no a < ) d N N β a β Faore d reroazone Congurazone NN INETENTE (guadagno d anello no a < ) d d N β N d β d β N β d 5

6 Congurazone NN INETENTE (.. Ideale) d N N lm a lm d a lm lm a a β Congurazone NN INETENTE (.. deale) IN UT Ω mplcaore d enone deale con guadagno molo rpeble ; a reroazone rduce l guadagno ma a guadagnare n rpeblà ; e >>, l guadagno d anello chuo non dpende pù da. mplcaore perazonale Congurazone nerene (.. deale) Congurazone INETENTE I d d eenza d ngreo con. nerene eenza d ngreo con. nerene I x x IN d I d IN I IN IN er aere IN eleaa eleaa er aere eleao >> Congurazone Inerene ore d una baa IN 6

7 eenza d uca con. nerene chema equalene d I d UT I UT UT Ω È lo eo chema o per la congurazone non nerene. I x x IN IN olamo l problema della baa IN er aere IN eleaa meo eleaa. Con una opporuna cela d, e oene un guadagno molo eleao. IN UT Ω Fare per eerczo Guadagno d nello apero no d Fare per eerczo d ; rgomen della lezone: T: ommaore, neguore, derenzale. mplcaore da rumenazone. (5..5). Crcu elemenar a rpoa dpendene dalla requenza: paabao, paaalo, deraore, negraore. (5..). N ommaore Inerene a) e conerono le enon d ngreo n corren (, ) b) e corren enrano n un amplcaore d ranreenza ( ) 7

8 Ineguore d enone (uer a guadagno unaro) mplcaore Derenzale IN.. Ideale, e eedback neg. d Graze alla lnearà del crcuo, conene applcare la orappozone degl ee: mplcaore Derenzale a) pplco e annullo ; oene: mplcaore Derenzale b) pplco e annullo ; oene: N N è la congurazone nerene!! ' mplcaore Derenzale b) pplco e annullo ; oene: " " N mplcaore Derenzale e e e e ( ) ' " 8

9 mplcaore Derenzale M d d d roblema della reenza d ngreo Magla M: d non può eere molo grande n quano l guadagno ne errebbe roppo penalzzao. mplcaore da rumenazone ( ) d () Funzon d raermeno C C jc j () () Flro aa ao C C C C () Funzone d raermeno generca d un lro paa bao. Guadagno a baa requenza; Frequenza d aglo C C () Flro aa ao j ( j) Dagramma d ode del Modulo ouamo con j e calcolamo l modulo: Il dagramma d ode è generalmene epreo n d: ( j) log log d Flro aa ao Uando un quala oglo eleronco o oglo maemaco è poble gracare le unzon appena oenue. E comunque molo ule (e mmedao) degnare l dagramma anoco alle bae e ale requenze): << >> << >> ( log log log)d ( log )d, qund quando (j) C C C 9

10 << >> ( j ) d Flro aa ao ( log ) d d ( log log log)d d graco anoco graco reale C d / dec log( ) () << >> Flro aa ao Dagramma d ode della ae ouamo con j ( j) an j ( j) ( j) C << Flro aa ao graco anoco mglorao >> graco anoco graco reale log( ) C () Flro aa T () Funzone d raermeno generca d un lro paa alo. Guadagno ad ala requenza; Frequenza d aglo C C C C C C C () << >> Flro aa T Dagramma d ode del Modulo j ( j) j << >> log log log log >> << Flro aa T ( log ) d d ( j ) d d / dec ( log log log)d graco reale graco anoco d log( )

11 ( ) << >> Flro aa T j Dagramma d ode della ae ( j) an j ( j) ( j) C << Flro aa T graco anoco mglorao >> graco anoco graco reale log( ) C Inegraore C () C e C () oenamo: C () () τ dτ () n () τ C dτ C ( ) C Inegraore C () () τ dτ C C () () < C < e : kω,c µ F, Ω. (. ). 6 F Inegraore C () () τ dτ C C e : kω,c nf, C kω nf.m ( m) m.m m C C () (j) j C (j) Inegraore C ( j) d d / dec C log( ) log( )

12 Inegraore Deraore (deale) roblema della DC roblema delle corren d perda e della enone d oe ( j) d d / dec C F ( j) d d / dec C () C C C log( ) log( ) d () C d () () C d C d () C C log( ) log( ) F Deraore (reale) () C C C () C ( j) d d / dec C C log( ) log( ) Calcolo d unzon d raermeno e dagramm d ode d unzon n () generche Flro aa ND C C C k Ω kω C µ F C nf () C C C C C C ( C )( C ) ec ec ec ( j) d ( j) d d / dec d 5 6 log( ) d / dec d / dec 5 6 log( )

13 () Flro aa ND C ( C )( C ) oo rcrere come: ( ) ( ) ( C ) C egola Generale: ( ) ( ) Meo n edenza l guadagno a cenro banda. e ndduo pol e zer a baa requenza (prma del cenro banda) e l cro nella orma (), arò una ormula che ha come coecene (non dpendene da ) l guadagno a cenro banda. ( ) () Generca 5 ec ec ec ec ( ) ( log ) d DC 6 d () Generca () Generca ( j) d d / dec ( j) d / dec d / dec 6 d d/ dec log( ) 5 d / dec log( ) 5 6 ( j) d 6 d ( ) ec ec () Generca ( ) Cenro anda ( ) ( ) ( ) ( ) olo e zero a baa req. 6 d nche dal graco edea che a cenro banda c arebbe ao un guadagno d. Ina, eendo l polo danzao d una decade dallo zero, ed eendoc una pendenza d d/dec, a ceno banda poeo aluare un aumeno d un aore! (d) rgomen della lezone: Eempo d non dealà degl amplcaor operazonal real: eeo della larghezza d banda lmaa ulla congurazone non nerene (5..). 5

14 ( j) anda lmaa dell.. j a guadagno n DC; p requenza d aglo () p log CMENT p d / dec IDEE EE log( ) log anda lmaa dell.. << ( j) T G log( ) ( j) ( j) j >> T ( j) rodoo guadagno per larghezza d banda anda lmaa dell.. ( j) G log( ) ( j) G coane Quee conderazon hanno eno olo e a analzzando una unzone d raermeno a ngolo o a polo domnane Tuo queo ale ad anello apero. Coa uccede ad anello chuo? T ( j) j T ( j) ID a N >> anda lmaa dell.. ( j) N ouco con (j): j β j ( j) β β j j Eeo della anda na ulla congurazone non nerene j a ( j) N β j ID ( j) N ( β ) j ( β ) ( j) j β ( ) j ( β ) Eeo della anda na ulla congurazone non nerene ( j) ( β ) j ( β ) () ( j) j ( ) β ( ) ( β ) ( ) ( ) E ancora una.d.t. a ngolo polo. Guadagno DC ad anello chuo Frequenza del polo con ad anello chuo Noo che l guadagno è ao rdoo d un aore (β ) menre la requenza del polo è aa aumenaa d un ugual aore (β ). Qund l G è rmao coane!

15 Eeo della anda na ulla congurazone non nerene () ( j) j ( ) ( β ) ( β ) noo e è poble deermnare la banda ad anello chuo ao l guadagno e ceera. ( β ) () ( β ) log( ) G 5