Amplificatore differenziale a BJT

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1 mplificatore differenziale a JT

2 L amplificatore differenziale è caratterizzato da due ingressi e fornisce in uscita idealmente un segnale proporzionale alla differenza tra gli ingressi, ovvero: V V V o d 1 2 d = amplificazione differenziale Gli amplificatori differenziali reali forniscono in realtà un segnale non nullo quando gli ingressi sono uguali, ovvero presentano in uscita un segnale anche in presenza di un modo comune: V V V V o d c d = amplificazione differenziale c = amplificazione di modo comune V lettronica II Prof. Paolo olantonio 2 14 MRR MRR = ommon Mode Rejection Ratio d c

3 Una semplice realizzazione di un amplificatore differenziale mediante JT è riportata nel seguente schema V 3 I i 1 I i 2 v out v in,1 JT 1 JT 2 v in,2 R 2I 2i V Vin,1 Vin,2 Vo d Vin,1 Vin,2 c 2 lettronica II Prof. Paolo olantonio 3 14

4 Per la determinazione del guadagno di modo comune, applichiamo due segnali identici V V V in,1 in,2 c V Vin,1 Vin,2 V V,1 V,2 V 2 o d in in c c c 3 ssendo la struttura simmetrica, possiamo limitarci ad analizzare lo schema ridotto I i 1,c I i 2, v out JT 1 JT 2 v in,1 =v v in,2 =v i 2,c v out JT 2 v in,2 =v c 2R 2R V 2R lettronica II Prof. Paolo olantonio 4 14

5 Sostituendo il modello equivalente (semplificato) del JT i b i c i 2,c h ie v out h fei b v v o JT 2 v in,2 =v c 2R 2R V h i R o fe b V h i 1h i 2R c ie b fe b V h o fe R c V h 1h 2R c ie fe l fine di garantire un c piccolo, occorre fare R molto grande (negli schemi pratici si usa lo specchio di corrente ) lettronica II Prof. Paolo olantonio 5 14

6 Per la determinazione del guadagno di modo comune, applichiamo due segnali identici ma in controfase V V in,1 in,2 Vd 2 V Vin,1 Vin,2 V V,1 V,2 V 2 o d in in c d d I i 1,d I i 2,d 3 ssendo la struttura simmetrica, ancora una volta possiamo limitarci ad analizzare lo schema ridotto v out v in,1 =v /2 d JT 1 JT 2 v in,2 =v /2 d i 2,d R v out V JT 2 v in,2 =v /2 d lettronica II Prof. Paolo olantonio 6 14

7 Sostituendo il modello equivalente (semplificato) del JT i b i c i 2,d JT 2 v out v in,2 =v /2 d h ie v d /2 h fe i b v o V h i R o fe b Vd hie i 2 b Da cui si ottiene l amplificazione differenziale V V o d d 1 2 h fe R h ie Il valore di MRR è dato da: 1 hfe R 2 1 ie 1 fe 2 d h h h R ie hfe MRR R h R 2 h h c fe ie ie h 1h 2R ie fe lettronica II Prof. Paolo olantonio 7 14

8 Obiettivi Realizzazione di un amplificatore differenziale a JT accoppiati di emettitore. l fine di lavorare con segnali facili da misurare, modifichiamo lo schema come riportato in figura. Parametri progettuali Transistori JT 107, da polarizzare in modo tale che: I Q =1m V Q =5V V Q =0.65V Tensioni di polarizzazione V =V =10V V in,1 1 2 T 1 V 3 R R T 2 V out V in,2 Parametri transistore ad 1m h F =210 h fe =250 h ie =4k R V Si utilizzano due resistori R al fine di ridurre il valore di d lettronica II Prof. Paolo olantonio 8 14

9 V T 1 T 2 V out V in,1 V in,2 R R Modo omune R Modo Differenza V V V T V out 3 2 V out V T 2 V d /2 R R 2R V lettronica II Prof. Paolo olantonio 9 14

10 Modo omune Modo Differenza i b i c i b i c v h ie h fei b v o h ie h fe i b v D /2 v o 2R R R V h i R o fe b 1 2 V h i h i R R c ie b fe b V h R V h h R R o fe c c ie fe 1 2 V h i R o fe b Vd h i 1h i R 2 ie b fe b V 1 hfe R o d V 2 h 1h R d ie fe lettronica II Prof. Paolo olantonio 10 14

11 Dimensionamento dei componenti Per la polarizzazione, utilizziamo una resistenza sulla base di valore sufficientemente elevato al fine di diminuire la dissipazione del segnale. Scegliamo =10k La tensione sulla base sarà data da: 3 IQ 4 10 V RIQ R 10 50mV h 210 La tensione sull emettitore sarà allora data da F V T 1 T 2 V out V V V 0.7V Q V in,1 R R V in,2 R Possiamo allora determinare la resistenza V R V VQ V k 3 I 10 Q lettronica II Prof. Paolo olantonio 11 14

12 Per dimensionare R, usiamo l espressione del guadagno differenziale d 1 R hfe R 2 h 1h R 2 R ie fe Imponendo un d =8, si ricava R V R T 1 T 2 V out La tensione D nel punto sarà data da: V in,1 R R V in,2 V V R I 1V Q R V quindi R V V 9 4.5k 3 2I 210 Q lettronica II Prof. Paolo olantonio 12 14

13 Verifica sperimentale Verificare il punto di lavoro; Misurare i guadagni d e c. Metodi per la misura dei guadagni Metodo V in,1 = V in,2 =V test d =V out,1 /(2V test ) V in,1 =V in,2 =V test c =V out,2 /V test Metodo V in,1 =V test V in,2 =0 V out,1 = d V test c V test /2 V in,1 =0 V in,2 =V test V out,2 = d V test cv test Utilizzare entrambi i metodi. Per il metodo, utilizzare come sorgente duale il Phase Splitter della esperienza precedente. In tutti i casi, impostare il livello del segnale di sorgente in modo opportuno, considerando una frequenza di lavoro di 10kHz. lettronica II Prof. Paolo olantonio 13 14

14 V V R 1 I 1 R R S I I T 1 T 2 V out V S Vin R 2 I 2 npn I R R R R V V =10V V =10V R 1 = 60k R 2 = 27k R = 1.25k = 10k = 5.7k R = 350 R = 4.5k lettronica II Prof. Paolo olantonio 14 14