AMPLIFICATORI OPERAZIONALI: applicazioni non lineari con uso di diodi e transistor

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1 AMPLFCAO OPEAZONAL: applcazon non lnear con uso d dod e transstor

2 Ch contattare: ng. Smona Granch emal: smona.granchatunf.t FON:. J.Mllman, C.C. Halkas, ntegrated Electroncs. J. Mllman, A. Grabel, Mcroelectroncs 3. C. J. Jager, Mcroelettronca

3 AMPLFCAOE DFFEENZALE cc ANSCAAESCHE c c c c () () cc Zona a funzonamento NON lneare d = - c EE Zona a funzonamento lneare 4 4 EE d C C e e d d

4 AMPLFCAOE DFFEENZALE ANSCAAESCA etta con pendenza 4 c Dfferenzando la grandezza d uscta C, rspetto a d s ha: d d C d g md 4 BE BE d / ransconduttanza 4 4 d 8 m Consderazon sulla ranscaratterstca. Amp. Dff è un buon Lmtatore d tensone per d 4 C ha ncrement trascurabl. g md vara da zero fno ad un massmo d per po rtornare a zero La transcaratterstca è lneare per valor d d molto pccol:

5 AMPLFCAOE DFFEENZALE 4 / 8 m 4 d concett per l anals de crcut vst fnora (massa/corto crcuto vrtuale) valgono nella zona d funzonamento lneare ad ALO GUADAGNO d AO. Nella zona della transcaratterstca NON LNEAE ( d >4), zona d saturazone, n cu dealmente l uscta d tensone al massmo è par a quella d almentazone (CHE NON è OAMENE SUPEABLE!!!), tale prncp non sono applcabl

6 . FUNZONAMENO a COMPAAOE ANSCAAESCA cc out d out out S t EE t d = cc = EE = S S ranscaratterstca non lneare s s se se Un A.O ( ad anello aperto), costtuto da Ampl.Dff con n cascata stad ad elevato guadagno può essere mpegato per la realzzazone d questa confgurazone.

7 Elettronca Applcata. DODO d PECSONE ( Dodo deale) addrzzatore a sngola semonda con semplce dodo ANSCAAESCA d un DODO appresentazone lneare a tratt deale A ( e ) con = 6 m a 3 K Germano Slco Caratterstca comparable con un nterruttore o raddrzzatore a semplce semonda addrzzatore a sngola semonda L

8 . DODO d PECSONE ( Dodo deale) addrzzatore a sngola semonda con semplce dodo L Se < t max t t max - t t

9 . DODO d PECSONE ( Dodo deale) EE CC D Elettronca Applcata Essendo dunque A molto elevata s avrà un molto pccolo consentendo d:. addrzzare segnal al d sotto della sogla d conduzone del dodo. Avere segnal raddrzzat n uscta pù precs L A*=A d > 5 ( A74 ) D conduce se: Qund: ' d A ( ) A A A A A A * guadagno a catena aperta ' S tenga conto del doppo regme d funzonamento d AO. Quando D conduce,s ha un funzonamento d AO a catena chusa e l suo guadagno è crca untaro. Quando nvece D non conduce AO lavora a catena aperta (come un comparatore), con elevato guadagno A. Graze propro a questo fatto la tensone d sogla del dodo è fortemente rdotta.

10 Elettronca Applcata 3. addrzzatore a sngola semonda Applcazone del Dodo d Precsone EE D D max CC t. Se D nterdetto e D conduce Per l prncpo d massa vrtuale s ha: ' max t

11 3. addrzzatore a sngola semonda Applcazone del Dodo d Precsone. Se D conduce e D nterdetto EE Amplfcatore nvertente : ' ANSCAAESCA CC

12 4. addrzzatore a Doppa semonda Applcazone del Dodo d Precsone EE EE D D CC * CC max ANSCAAESCA t t

13 4. addrzzatore a Doppa semonda Applcazone del Dodo d Precsone. Se D conduce e D nterdetto * * A Essendo: P ' (massa vrtuale) P P A A EE EE P CC * CC

14 4. addrzzatore a Doppa semonda Applcazone del Dodo d Precsone. Se D nterdetto e D conduce Al nodo P: * ' 3 S tenga conto che : ' 3 ' ' ' ' (massa vrtuale) 3 ( 3 * P ) A EE =* CC A EE CC

15 5. Amplfcatore logartmco cordamo: Amplfcatore lneare: = A Amplfcatore logartmco: =a ln (b c) f f f f e ln f f f ln e f D S S EE CC Alta mpedenza d ngresso f S S (massa vrtuale) f ln f ln S (ln ln ) Dpendenza da

16 5. Amplfcatore logartmco Schema Compensato a Dod f S EE CC D D f D EE CC Generatore d corrente stablzzato n temperatura

17 5. Amplfcatore logartmco Schema Compensato a Dod S f ln ln ln ln ln ln S ' ' ' ln K 6 se ln S S Compensazone d S D EE CC f D f D EE CC ma se anche ( è un PC) Compensazone locale d al varare della temperatura

18 5. Compensazone termca con ermstor ermstor : semconduttor n slco. Quest component hanno caratterstca esponenzale, tuttava s può supporre d consderare l termstore n un ntervallo d temperature l cu andamento sa approssmable a quello lneare. Andamento della resstenza d NC Due tp d termstore: gl NC e PC, che s dfferenzano propro per l loro andamento n base alla temperatura. NC: caratterstca esponenzale decrescente PC: aumenta la loro resstenza all aumentare della temperatura sono utlzzat come crcut d protezone e dod n grado d autorprstnars. Per lnearzzare l termstore (coè approssmare la curva con una retta) possamo restrngere l range d temperature n cu l crcuto dovrà operare. La scelta dell ntervallo d temperature non nteresserà quelle estreme, ma s aggrerà su una decna d grad ntorno a quella ambente.

19 5. Amplfcatore logartmco Schema a ransstors C EE Maggore dnamca e ndpendenza da lavora n zona attva C CS e BE CC Se Dpendente da : larghezza d base, concentrazone de portator mnortar all equlbro, ecc.. B C E (funzonamento a Dodo) C S CS e BE S CS e BE BE ln S CS

20 5. Amplfcatore logartmco Schema Compensato a ransstors f Elettronca Applcata EE BE S BE CC EE 3 CC 4

21 5. Amplfcatore logartmco Schema Compensato a ransstors Hp: B Hp: B e ugual CS CS C CS e BE C C CS CS e e BE BE BE BE ln ln C CS C CS C C BE (ln ln ) ln BE BE CS CS C C Elmnata la dpendenza da CS

22 5. Amplfcatore logartmco Schema Compensato a ransstors Dato che e sono entramb n zona attva S EE CC f BE BE D CC EE 3 BE BE BE BE noltre s C C 4 ln ln( S S ) ( 3 4 ) ( 3 4 ) ln( S ) Posso compensare le varazon d ponendo al posto d 3 un NC (negatve temperature coeffcent)

23 5. Amplfcatore logartmco Schema Compensato a ransstors Dnamca:[m, ] Se s <m, corrent comparabl con bas e non s ha pù dpendenza logartmca tra ngresso e uscta Se s >, le elevate corrent determnano cadute d tenson sulla resstenza base collettore tale da allontanare l crcuto da una regone d funzonamento d tpo logartmco P : Blancamento Quando s= ; s mpone P : azzeramento dell uscta ara l guadagno del stado non nvertente ed mposta: = quando s= 5

24 . Amplfcatore esponenzale Utlzzable per espandere una dnamca compressa f e f S f f e s f EE D NOA : N molto bassa S f NOA: o,, dpendono da CC Per gl stess motv vst per l amplfcatore logartmco s utlzza un transstor al posto del DODO e s mplementano soluzon sml per la compensazone n temperatura

25 . Amplfcatore esponenzale Utlzzable per espandere una dnamca compressa c BE S EE C CS e BE Se B C E (funzonamento a Dodo) BE S CC C CS e BE CS e s

26 . Amplfcatore esponenzale Compensato a ransstor C C BE BE S EE 4-5 EE CC 3 CC -5

27 . Amplfcatore esponenzale Compensato a ransstor S 4 3 C - 5 EE CC BE C BE EE CC Sappamo: BE ln C CS C BE BE C essendo: S S ha: S ln( ) ln( ) s 3 s e e ndpendenza da cs e compensazone della varazone d con termstor

28 Esemp d d moltplcatore e dvsore analogc con Amplfcator logartmc ed esponenzal Sommatore non nvertente a guadagno S AL untaro EE = S S AL CC AE AL, AL : Amplfcator logartmc AE: Amplfcatore esponenzale

29 Moltplcatore l t Logartmco Esempo d applcazone degl amplfcator logartmc ed esponenzal S S AL AL EE CC n uscta a AL e AL: K K ln S K = S AE ln S con K 3 3 K 4 K n uscta al sommatore: K ln K S K ln K S K ln (ln K S S ) n uscta a AE: e K S S K K S S

30 Moltplcatore Analogco con Amplfcatore logartmco ed esponenzal Esempo d applcazonedegl amplfcator logartmc ed esponenzal Moltplcatore Dvsore Amplfcatore logartmco Amplfcatore esponenzale Amplfcatore sommatore Amplfcatore logartmco Amplfcatore esponenzale Amplfcatore d dfferenze

31 . Actve Peak Detector Applcazone del Dodo d Precsone OU C OU (senza carco) Se A ' l AO satura postvamente, mandando D n conduzone C s carca fno a Pn eladfferenzaacapdaosrducenquanto =, AO entra n regone lneare e ( dalla saturazone postva) nza dmnure e D ad un certo punto s nterdce. C non s carca pù. Se ' ' l AO satura negatvamente e D nterdetto, mpedendo al C d scarcars, Pn attraverso luscta l uscta dell AO dellao e C mantene la sua carca e = P

32 . Actve Peak Detector Applcazone del Dodo d Precsone EE C L D OU CC Effett d carco: dpende anche da L ( ) C OU POBLEMA : l carco assorbe corrente dal condensatore POBLEMA : Per ' L C D è nterdetto SOLUZONE CC ' EE C EE C OU CC D L EE saturazone nsegutore d tensone che dsaccoppa l condensatore dal carco mpedendo che l carco assorba da esso corrente e lo scarch varando l lvello d pcco memorzzato

33 . Actve Peak Detector Applcazone del Dodo d Precsone SOLUZONE Per C ' EE D conduce '

34 . Actve Peak Detector Applcazone del Dodo d Precsone Esempo d applcazone: velatored nvluppo d segnale AM AM U - OU AOP D DN94 C n.k - s.ms.ms 3.ms 4.ms 5.ms (AM) (out) f me U - OU out L Se voglamo rvelare l nvluppo d un segnale AM, basta nserre, nel crcuto dl del rvelatore d pcco, una resstenza n parallelo al condensatore per fare n modo che esso possa anche scarcars ; n queste condzon l crcuto è n grado d segure l pcco del segnale d ngresso anche n dscesa C La costante d va scelta n modo che essa sa: decsamente pù grande del perodo del segnale portante c, affnché l condensatore non s scarch eccessvamente tra un pcco e l altro del segnale portante sensblmente pù pccola del perodo del segnale modulante m, affnché l condensatore possa segure le evoluzon del segnale modulante. Deve essere: c C m

35 3. Lmtatore dprecsone Applcazone del Dodo d Precsone EE D d L t CC Per l prncpo d massa vrtuale s ha:. Se e. Se e t

36 EE L d Elettronca Applcata 3. Lmtatore dprecsone Applcazone del Dodo d Precsone. D ' CC D ' D conduce (nsegutore ' ( ) A d tensone) CC ' A. ' EE o D ' L L D nterdetto Ma come gà vsto parlando del dodo d precsone: A A A A ' A

37 4. osator asmmetrc D EE Se = CC Se D è nterdetto perché D è nterdetto se : D conduce se : D conduce se :

38 4. osator asmmetrc ( con Dodo Zener) A D Z EE D B CC Se Se l ramo AB è un crcuto è aperto Confgurazone nvertente Z AB è un crcuto è aperto ( Z ) Z Se ( Z ) Uscta tosata a ( Z ) Uscta nvertta

39 ANSCAAESCA Elettronca Applcata 4. osator asmmetrc ( con Dodo Zener) ( ) Z S S ( z ) A D Z D B EE CC

40 4. osator smmetrc ( con Dod Zener Smmetrco) A D Z Z EE CC D Z Z B Se l ramo AB è un crcuto è aperto AB è un crcuto è aperto Se Z Z Se ( Z ) ( Z ) Se ( Z ) Z Se ( Z ) ( Z ) Uscta tosata

41 4. osator ( con Dod Zener Smmetrco) ANSCAAESCA Z - - o Se - Z- ( Z e Z Z ) Z A D Z Z EE D Z Z B Z - Z- CC

42 5. Clamper d precsone C EE D p Per CC ' e D ON o p C nza a carcars fno a quando ' EE D OFF Da qu n po AO resta aperto C non può scarcars p p p D OFF C scarco D ON C s carca D OFF C carco

43 FNE