ELETTRONICA CdS Ingegneria Biomedica

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1 ELETTRONICA CdS Ingegnea Bomedca LEZIONE A.04 Amplfcato Caattestche degl amplfcato Tp d amplfcatoe Relazon ta paamet de modell d amplfcatoe Amplfcatoe cascata Rsposta feqenza degl amplfcato Elettonca pe bogegne A04.

2 Pate Caattestche degl amplfcato Defzone Gadagno d tensone e d coente Gadagno d potenza Decbel (db) Elettonca pe bogegne A04.2

3 Amplfcatoe Defzone S ha n ccto a de pote, d c s conosce l compotamento fnzone delle gandezze IN, IN, U, U S pò defe amplfcatoe n sstema d qesto tpo se all fomazone scta è assocata na potenza meda speoe a qella dell fomazone gesso IN U IN U Elettonca pe bogegne A04.3

4 Defzone Gadagno d tensone Ponamoc nel caso c l fomazone è assocata a pccol segnal Sappamo che, nell tono del pnto d poso, possamo leazzae l ccto pe pccol segnal Il appoto ta e che s ottene nel ccto leazzato s defsce gadagno d tensone o, semplcemente, amplfcazone A V Eqale alla pendenza della caattestca d tasfemento U - IN Nel ccto s ha A V Elettonca pe bogegne A04.4

5 Defzone Gadagno d coente Nello stesso ccto, leazzato nell tono del solto pnto d poso, possamo detemae, con femento a n geneatoe d coente gesso e alla coente d scta, anche l appoto ta e Tale appoto s defsce gadagno o amplfcazone d coente A I Nel ccto s ha A I Elettonca pe bogegne A04.5

6 Gadagno d potenza Potenza totale gesso e scta P IN + I V + V + I P U + I V + V + I Potenza meda assocata all fomazone P INm P Um A I A V A P P INm Il appoto A P ta le potenze mede assocate all fomazone s defsce gadagno d potenza Se A P <, s pala d attenatoe Elettonca pe bogegne A04.6

7 Decbel (db) Spesso s sa espmee l gadagno foma logatmca Alcn ogan d senso (es. dto) hanno elazon logatmche ta sensazone e potenza del segnale Defsco R IN la esstenza sta dall gesso e R L la esstenza del caco (pote pendele gal) A db P 0log P Um INm 0log R 2 L R IN 2 20log + R 0log R IN L A db P 0log P Um INm 0log 2 2 R R L IN 20log + 0log R R L IN Elettonca pe bogegne A04.7

8 Pate 2 Tp d amplfcato Defzone de tp Eqazon e modell cctal Condzon pe l ndezonaltà Eqalenza ta paamet Elettonca pe bogegne A04.8

9 Rete leae a de pote Pe descee completamente na ete leae a de pote, senza geneato dpendent ten, occoono 4 paamet Ho 4 gandezze ((,,, ) Posso sceglee a pacee d espmee 2 gandezze (na pe pota) fnzone delle 2 manent A cascna scelta cosponde n modello cctale e n tpo d amplfcatoe D tensone ( fnzone d, ) D coente ( fnzone d, ) Tanscondtto ( fnzone d, ) Tansessto ( fnzone d, ) Elettonca pe bogegne A04.9

10 Amplfcatoe d tensone Eqazon f f f + fo + f Modello /f fo f f f Elettonca pe bogegne A04.0

11 Amplfcatoe d coente Eqazon h f h + + h o h Modello h h h f /h o Elettonca pe bogegne A04.

12 Amplfcatoe tanscondtto Eqazon g f g + + g o g Modello g f /g g /g o Elettonca pe bogegne A04.2

13 Amplfcatoe tansessto Eqazon f + + o Modello f o Elettonca pe bogegne A04.3

14 Condzon pe l ndezonaltà Negl amplfcato è desdeable che le gandezze d scta non abbano effett s qelle d gesso L amplfcatoe deale è ndezonale Qesto s tadce, pe 4 modell, condzon s paamet Amplfcatoe d tensone: f 0 Amplfcatoe d coente: h 0 Amplfcatoe tanscondtto: g 0 Amplfcatoe tansessto: 0 Elettonca pe bogegne A04.4

15 Alte condzon d dealtà Negl amplfcato sono olte desdeabl alte de cose Le gandezze d gesso che contollano l geneatoe d scta doebbeo essee peleate senza dstbae l ccto d gesso Ne modell paamet con pedce doebbeo tendee a 0 La gandezza podotta dal geneatoe d scta non doebbe essee alteata dal ccto c esso è seto Ne modell paamet con pedce o doebbeo tendee a 0 Elettonca pe bogegne A04.5

16 Pate 3 Relazon ta paamet Passaggo da n modello all alto Elettonca pe bogegne A04.6

17 Condzon d eqalenza Lo stesso amplfcatoe pò essee modellato mod des I sstem d eqazon possono essee solt fnzone delle gandezze cognte Pe tasfomae n modello nell alto conene defe paamet tamte espement s modell Rappoto ta gandezze elettche patcola condzon d fnzonamento Ccto apeto o cotoccto Elettonca pe bogegne A04.7

18 Paamet dell amplfcatoe d tensone f f f + fo + f f f con scta apeta f o con gesso cotoccto f con scta apeta f con gesso cotoccto Elettonca pe bogegne A04.8

19 Paamet dell amplfcatoe d coente h f h + + h o h h f con scta cotoccto h o con gesso apeto h con scta cotoccto h con gesso apeto Elettonca pe bogegne A04.9

20 Paamet dell amplfcatoe tanscondtto g f g + + g o g g f con scta cotoccto g o con gesso cotoccto g con scta cotoccto g con gesso cotoccto Elettonca pe bogegne A04.20

21 Paamet dell amplfcatoe tansessto f + + o f con scta apeta o con gesso apeto con scta apeta con gesso apeto Elettonca pe bogegne A04.2

22 Esempo d passaggo Da tansessto ad amplfcatoe d coente h f 0 f o f h o 0 o o h 0 f o h h f h 0 o h /h o Elettonca pe bogegne A04.22

23 Pate 5 Amplfcato cascata Schema d amplfcato cascata Calcolo de paamet compless Elettonca pe bogegne A04.23

24 Amplfcato cascata Stazone comne ne sstem elettonc Eseczone d elaboazon sccesse Relazon d connessone 2 2 IN U IN2 U2 IN U IN2 2 U2 Elettonca pe bogegne A04.24

25 Calcolo de paamet compless Stazone consdeata Amplfcato ndezonal Modellat modo analogo Pe esempo, come amplfcato d tensone Le gandezze che m teessano sono 2 e spetto a e 2 2 f f f f 2 2 /f /f 2 fo fo2 2 2 ff2ff + f2fo f + f o2 2 Elettonca pe bogegne A04.25

26 Pate 6 Rsposta feqenza Gl amplfcato egme ssodale La fnzone d tasfemento Pol e ze Dagamma d bode Elettonca pe bogegne A04.26

27 Amplfcato egme ssodale I modell st foa non tengono conto degl element dtt e capact Ttt paamet sono nme eal I segnal appesentano l ampezza de pccol segnal In pesenza d element eatt s pò coee al calcolo fasoale I paamet sono opeato compless, che dcano opeazon d amplfcazone e sfasamento d ssod I segnal sono faso, che appesentano ssod eqfeqenzal, caattezzate da ampezza e fase Elettonca pe bogegne A04.27

28 Calcolo de paamet S possono detemae paamet sando l ccto leazzato compenso d L e C La elazone - è data da opeato compless che espmono la deata e l tegale d na ssode V(ω) jωl I(ω) V(ω) I(ω) / (jωc) Qest opeato, deft mpedenza, possono essee sat pe solee l ccto a egme ssodale Valgono le legg d Kchhoff e ttt teoem delle et lea Elettonca pe bogegne A04.28

29 Uso dell opeatoe s Pò conene ae l elaboazone d qest opeato L so delle legg de nme compless (j( 2 ) pota a espesson (appot d polom ω con coeffcent eal o mmaga) d dffcle tepetazone S pò lascae dcato l opeatoe jω foma smbolca Pe esempo, s pò poe nelle mpedenze jω s S aa a espesson pe paamet che sono appot d polom s a coeffcent eal Possono essee ceate metodologe standad d tepetazone d qeste qanttà, assocandole dettamente al compotamento del ccto a na data feqenza Elettonca pe bogegne A04.29

30 Pol e ze Dopo aee todotto l opeatoe s,, ogn paameto è espesso da n appoto ta polom A(s) N(s)/ )/D(s) Possamo toae gl ze d nmeatoe (ze) e denomatoe (pol) Saanno geneale eal o compless congat, sto che coeffcent de polom sono eal Sano gl ze z, z 2,, z n e pol p, p 2,, p m ; alloa polom possono essee scompost podotto d tem del tpo K(s - z )(s - z 2 ) (s - z n )/(s - p ) (s - p m ) Elettonca pe bogegne A04.30

31 Osseazon I pol d na fnzone d tasfemento (appoto ta na gandezza e l geneatoe che l ha ogata) sono na caattestca del ccto e non dpendono dalla poszone de geneato Un appoto d polom c l denomatoe è espesso foma d podott d tem elementa pò essee sctto come somma d sgol appot c l denomatoe è costtto da cascno de tem Elettonca pe bogegne A04.3

32 Dagamm d Bode Sosttamo d noo s con jω nell amplfcazone Ottenamo n appoto ta polom scompost tem elementa (no pe cascno zeo e polo) Possamo altae l effetto d cascn teme del nmeatoe e del denomatoe sl modlo e slla fase dell amplfcazone Rpotamo l ampezza db fnzone del logatmo della feqenza Rpotamo la fase adant fnzone del logatmo della feqenza Elettonca pe bogegne A04.32

33 Elettonca pe bogegne Elettonca pe bogegne A04 A Effetto d pol e ze Effetto d pol e ze (0) ) ( 2 2 m n p j p j p j z j z j z j A j A ω ω ω ω ω ω ω [ ] [ ] log... 20log 20log... 20log (0) 20log ) ( 20log n p m j p j z j z j A j A ω ω ω ω ω

34 Effetto sll ampezza Pma della sgolatà non s ha effetto Dopo s ha na cescta (pe lo zeo), o decemento (pe l polo), d 20 db pe decade d dstanza dalla sgolatà A db 20log jω z 20log ω z pe ω << z 20 db/dec 20log jω z ω 20log z pe ω >> z ω(log) Elettonca pe bogegne A04.34

35 Effetto slla fase Ogn teme pò essee espesso notazone d Eleo, edenzando l so contbto d fase L acotangente ha n effetto slla fase da na decade pma della sgolatà (z( ) a na dopo L effetto totale d n zeo è d tode π/2 (90 deg) Qello d n polo lo togle ph(a) jω z ω z + e ω j actg z 2 45 deg/dec z /0 z 0 z ω(log) Elettonca pe bogegne A04.35

36 Esempo della sqada RC R k V 2πRC 59. Vac 0Vdc V C 0 0 A( jω) + jωrc + j2πrcf Elettonca pe bogegne A04.36

37 -0 Esempo della sqada RC Hz 0Hz 00Hz.0KHz 0KHz 00KHz.0MHz DB(V2(C)) Feqency Elettonca pe bogegne A04.37

38 Esempo della sqada RC 0d -50d -00d.0Hz 0Hz 00Hz.0KHz 0KHz P(V2(C)) Feqency Elettonca pe bogegne A04.38

39 Fatto & Da fae Defzon elate agl amplfcato Tp d amplfcato Undezonaltà e alte condzon d dealtà Eqalenza ta modell Amplfcato cascata Rsposta feqenza Amplfcato a tanssto bpola Amplfcato a tanssto a effetto d campo Elettonca pe bogegne A04.39