Amplificatori Differenziali

Documenti analoghi
Amplificatori Differenziali

Amplificatori Differenziali

Amplificatori operazionali

L amplificatore operazionale

Laboratorio II, modulo Amplificatori operazionali (cfr.

Michele Scarpiniti. L'Amplificatore Operazionale

Amplificatori OPERAZIONALI

Misure con l oscilloscopio (e non) su circuiti con amplificatori operazionali

Effetti della reazione sui parametri

Microelettronica Indice generale

Indice generale. Prefazione. Capitolo 1. Richiami di analisi dei circuiti 1. Capitolo 2. Analisi in frequenza e reti STC 39

Laboratorio di Elettronica II. Esperienza 1. Misura delle NON idealità dell Op-Amp UA741

AMPLIFICATORI INVERTENTI A SINGOLO TRANSISTORE

Classe IV specializzazione elettronica. Elettrotecnica ed elettronica

Introduzione e richiami Simulatore PSPICE Tipi di amplificatori e loro parametri. Amplificatori Operazionali e reazione negativa

ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA (C.I.) Modulo di Elettronica. Lezione 5. a.a

Nome: Fabio Castellini Sesta esperienza Data: 19/05/2015 I FILTRI PASSIVI

Il blocco amplificatore realizza la funzione di elevare il livello (di tensione o corrente) del segnale (in tensione o corrente) in uscita da una

Appunti di ELETTRONICA Amplificatore operazionale (amp. Op oppure A. O.) - +

AMPLIFICATORE DIFFERENZIALE

Prova scritta Fondamenti di Elettronica B / BC 26 Gennaio 2011 COGNOME: NOME: CORSO DI LAUREA: INGEGNERIA

L Amplificatore Operazionale

ELETTRONICA II. Prof. Dante Del Corso - Politecnico di Torino. Parte E: Circuiti misti analogici e digitali Lezione n E - 1:

Tipi di amplificatori e loro parametri

GLI AMPLIFICATORI OPERAZIONALI

Laboratorio di Progettazione Elettronica Esercitazione 1

Indice generale. Elettronica dello stato solido e dispositivi. Capitolo 1 Introduzione all elettronica 1

Amplificatore differenziale con operazionale: studio e simulazione

5. Amplificatori. Corso di Fondamenti di Elettronica Fausto Fantini a.a

FONDAMENTI DI ELETTRONICA - 2 a prova 4 febbraio 2003

L Amplificatore Operazionale

FILTRI in lavorazione. 1

Misure su linee di trasmissione

I parametri dell amplificatore operazionale reale

Amplificatori alle alte frequenze

APPUNTI DI ELETTRONICA AMPLIFICATORE OPERAZIONALE L amplificatore operazionale ideale

Coppia differenziale MOS con carico passivo

Esercitazione 3. Biagio Provinzano Aprile Esercizio 1. I BJT npn hanno la stessa area e la stessa corrente di saturazione, consideriamo

FILTRI ED AMPLIFICATORI ACCORDATI. Classificazione in termini di funzione di trasferimento

Componenti in corrente continua

Corso di ELETTRONICA II modulo. Ingegneria Clinica, Ingegneria Biomedica e Ingegneria dei Sistemi. Prof. Domenico Caputo. Esame del 19 febbraio 2009

POLITECNICO DI MILANO

Risposta in frequenza degli amplificatori RC

Elettronica Amplificatore operazionale ideale; retroazione; stabilità

ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE "G. MARCONI" Via Milano n PONTEDERA (PI) ANNO SCOLASTICO 2005/2006 CORSO SPERIMENTALE LICEO TECNICO

MISURA DELLA TENSIONE DI OFFSET DI UN AMPLIFICATORE OPERAZIONALE COMPENSAZIONE DELL OFFSET

Laboratorio di Telecomunicazioni

Elettronica I Amplificatore operazionale ideale; retroazione; stabilità

Corso di Metodi di Trattamento del Segnale INTRODUZIONE AGLI AMPLIFICATORI OPERAZIONALI

Schemi e caratteristiche dei principali amplificatori a BJT

14 Giugno 2006 Prova scritta di Circuiti Integrati Analogici (tempo a disposizione 90 min)

Se la Vi è applicata all ingresso invertente si avrà un comparatore invertente con la seguente caratteristica:

Amplificatori in classe A con accoppiamento capacitivo

I.P.S.I.A. di BOCCHIGLIERO

Il TRANSISTOR. Il primo transistor della storia

4 Amplificatori operazionali

ALTRI CIRCUITI CON OPERAZIONALI 1 Sommatore invertente 1 Sommatore non invertente 3 Amplificatore differenziale 7 Buffer 11

Laboratorio di Progettazione Elettronica Esercitazione 1

DOCENTI: Accardo Giovanna Caruti Marco ( ITP)

Lezione 2: Amplificatori operazionali. Prof. Mario Angelo Giordano

Formulario di CIRCUITI ELETTRONICI ANALOGICI L-A

Elettronica Circuiti con amplificatori operazionali; comparatore; conversione analogico-digitale

Preamplificatori per Termocoppie: fondamenti

ISTITUTO ISTRUZIONE SUPERIORE "L. EINAUDI" ALBA ANNO SCOLASTICO 2016/2017

Esperimentazioni di Fisica 3. Appunti sugli. Amplificatori Differenziali. M De Vincenzi

I.I.S.S. G. GALILEI A. SANI -ELETTRONICA Classe:5 - A\EN Data : 19\09\15 Elettronica - Gruppo n 4 : Salzillo_Pinna- Luogo: IISS GalileiSani -LT

Resistenza d entrata e d uscita di un AO Saturazioni di livello in un AO Offset in un AO Polo intrinseco in un AO Slew-rate in un AO

Capitolo IX. Convertitori di dati

Test con domande a risposta aperta e/o a scelta multipla 2. Verifiche pratiche individuali

Circuiti elettronici per la elaborazione analogica delle informazioni

Attività sperimentale 2015 Elettronica. Simulazione elettronica analogica con Spice e progettazione di un amplificatore reazionato

= A v1 A v2 R o1 + R i2 A v A v1 A v2. se R i2 R o1

Applicazioni dell amplificatore operazionale

P4 OSCILLATORI SINUSOIDALI

L'AMPLIFICATORE OPERAZIONALE

Informazioni logistiche e organizzative Applicazione di riferimento. caratteristiche e tipologie di moduli. Circuiti con operazionali reazionati

Indice. VERIFICA Test Problemi svolti Problemi da svolgere 48. non solo teoria

Banda passante di un amplificatore

Le configurazioni della reazione

STUDIO DI UN GENERATORE DI ONDE QUADRE, TRIANGOLARI E PSEUDOSINUSOIDALI

Soluzione: prof. Stefano Mirandola PRIMA PARTE. 1) 2) Schema a blocchi e progetto circuitale della catena di condizionamento.

Risposta temporale: esempi

Piano di lavoro preventivo

F I L T R I. filtri PASSIVI passa alto passa basso passa banda. filtri ATTIVI passa alto passa basso passa banda

Amplificatori Operazionali

Dispositivi e Tecnologie Elettroniche. Stadi Amplificatori MOSFET

Retta di carico (1) La retta dipende solo da entità esterne al diodo. Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici 1

Soluzione del tema di maturità DEL 19 GIUGNO ITIS: indirizzo ELETTRONICA E TELECOMUNICAZIONE. Tema di ELETTRONICA

Indice. I Dispositivi a semiconduttore 1. Prefazione. Prologo. Breve storia dell elettronica

Elettronica applicata

ELETTRONICA APPLICATA E MISURE

M. Electronics. M.M.Electronics - Michele Marino - Stadio per il pilotaggio in corrente V 0.

MODELLO COMPLETO PER IL CONTROLLO. D r (s) U(s) Y (s) d m (t): disturbi misurabili. d r (t): disturbi non misurabili

A.S. 2014/15 CLASSE 4 BEE MATERIA: ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA

Circuiti per l Elaborazione del Segnale: Capacità Commutate

Elettronica Analogica. Luxx Luca Carabetta

Teoria dei circuiti reazionati

Circuiti amplificatori

6. Generatori di corrente controllati

Elettronica I - Laboratorio Didattico - BREVE INTRODUZIONE AGLI STRUMENTI DEL BANCO DI MISURA

Transcript:

Amplificatori Differenziali nei simboli non si esplicitano gli alimentatori DC, cioè Normalmente i circuiti che realizzano l amplificatore differenziale e operazionale non contengono un nodo elettricamente connesso al nodo di massa. 1

Amplificatore differenziale ideale 2

Amplificatore differenziale reale Guadagno di tensione di un amplificatore differenziale reale L Amplificatore operazionale è un amplificatore differenziale con guadagno di tensione molto elevato. 3

Concetto di cortocircuito virtuale Nella ipotesi che la tensione di uscita vo sia finita: mentre le correnti di ingresso sono nulle nella ipotesi RID = NOTA: la presenza della controreazione garantisce che la tensione di uscita sia finita; basta considerare che il guadagno ad anello chiuso può essere espresso da: Af vo A A 1 v s 1 A A 4

Ipotesi fondamentali per gli Amplificatori Operazionali ideali: Altre proprietà degli Amplificatori Operazionali ideali: 5

Amplificatore Operazionale in configurazione invertente 6

Con il concetto di cortocircuito virtuale: Calcolo resistenza di uscita 7

Amplificatore Operazionale in configurazione non-invertente 8

Analisi della configurazione non-invertente 9

Modello equivalente configurazione non-invertente 10

AMPLIFICATORE OPERAZIONALE REALE Identificazione dello stadio amplificatore 11

GUADAGNO AD ANELLO APERTO FINITO Consideriamo uno stadio non invertente: 12

Errore sul cortocircuito virtuale: vs Aβ vid =v s v 1=v s β v o =v s v= 1+ Aβ s 1+ Aβ Errore sul guadagno ad anello chiuso (Gain Error): ed in termini percentuali (Fractional Gain Error): 13

RESISTENZA DI USCITA NON NULLA 14

RESISTENZA DI INGRESSO FINITA Configurazione non invertente: 15

GUADAGNO AD ANELLO APERTO FINITO Consideriamo uno stadio invertente: v I ( v O / A) v I +v O / A i 1= = R1 R1 vo v O v I +v O / A v O = i1 R 2 = R2 A A R1 R R 1 v O [1+ (1+ 2 )]= 2 v I A R1 R1 vo R2 R2 Aβ 1 AV = = = vi R1 1+1/ Aβ R1 1+ A β 16

RESISTENZA DI INGRESSO FINITA Configurazione invertente: 17

RESISTENZA DI INGRESSO FINITA Configurazione invertente: 18

19

RAPPORTO DI REIEZIONE DI MODO COMUNE FINITO 20

INSEGUITORE DI TENSIONE E CMRR Gain Error: 21

RESISTENZA DI INGRESSO DI MODO COMUNE 22

TENSIONE DI OFFSET ALL INGRESSO 23

CORRENTE DI POLARIZZAZIONE E OFFSET DI CORRENTE ALL INGRESSO I B I B 2 I B1 2 24

COMPENSAZIONE DELLA CORRENTE DI POLARIZZAZIONE VOT R2 I B 2 I B1 25

COMPENSAZIONE DELLA CORRENTE DI POLARIZZAZIONE IN AMPLIFICATORI AC NOTA: La presenza della R3, se necessaria, riduce la resistenza di ingresso nella configurazione non invertente 26

LIMITAZIONE DELLA CORRENTE DI USCITA La corrente di uscita di un amplificatore deve essere limitata per evitare una eccessiva dissipazione di potenza nei circuiti (sovraccarico) La limitazione su Io impone vincoli sulla RL ma anche sulla rete di reazione. 27

RISPOSTA IN FREQUENZA Gli operazionali si progettano in modo da avere elevato guadagno DC e risposta in frequenza a singolo polo: A0 B è il prodotto guadagno-larghezza di banda GBW (A0 guadagno in continua, B banda a 3 db) T è la frequenza angolare di guadagno unitario (o di transizione) per >> B: A s A0 s 28

RISPOSTA IN FREQUENZA NON INVERTENTE 29

NOTA: A A 1 A ovvero in db db A db 1 db per < H A > 1 e Av(j ) = 1/ per > H A < 1 e Av(j ) = T/ per = H A = 1 30

RISPOSTA IN FREQUENZA INVERTENTE In questo caso la reazione è parallelo-parallelo e quindi il guadagno è la transresistenza, ma in termini di guadagno di tensione si può scrivere in modo analogo al caso non invertente: NOTA: AV(0) = 1 1/ 31

32

SLEW RATE È una caratteristica del funzionamento a largo segnale degli amplificatori operazionali Modello equivalente di un amplificatore operazionale 33

Modello equivalente di un amplificatore operazionale reale SR dv O dt max I max C 34

LARGHEZZA DI BANDA A PIENA POTENZA d (Vi sin t) Vi cos t dt SR fm 2 VO max Per sinusoidi di ampiezza minore di VOmax vale ancora la relazione: VO VO max f M f. 35

SOMMATORE PESATO 36

AMPLIFICATORE DIFFERENZIALE v R4 v2 R3 R4 vo vo v IR2 I v1 v R1 1 R2 R1 R v2 2 v1 1 R3 R4 R1 37

AMPLIFICATORE DIFFERENZIALE 1 R2 R1 R2 R1 R2 R3 R1 R4 vcm 0 per v1 = v2 = vcm : 1 R3 R4 R2 v2 v1 che si ha per R2/R1 = R4/R3 ed allora: vo R1 vo Resistenza di ingresso differenziale RID 2R1 38

Resistenze di ingresso dell'amplificatore differenziale Svantaggio: RIN1 = R1 è diversa da RIN2 = R1 + R2 i generatori vedono resistenze diverse (i1 i3) non si ottiene facilmente un guadagno variabile 39

AMPLIFICATORE DIFFERENZIALE PER STRUMENTAZIONE 40

CONVERTITORE CORRENTE-TENSIONE VO I S R2 la configurazione invertente con generatore di segnale nella forma di Norton. AMPLIFICATORE PARAFASE Av = 2 ma l uscita non ha punti a massa Convertitore di segno: Av = -1 (configurazione invertente con R2 = R1) 41

INVERTENTE AD ALTA RESISTENZA 42

RETE DI REAZIONE REATTIVA Considerazioni valide per tutte configurazioni viste. 43

SFASATORE Invertente: se Z1 s Z 2 s la differenza di fase fra segnale di uscita e di ingresso vale: Z 2 s Z1 s differenziatore: (più facile la sintesi) Vo 1 1 s s Vi CR CR 2 tan 1 CR 44

AMPLIFICATORE PASSA-BASSO 45

AMPLIFICATORE PASSA-ALTO Z 1 s R1 Av s dove 1 sc Z 2 s R 2 Z2 sr2 C R 2 Z1 sr1c 1 R1 Ao R2 R1 e s s 1 R1C Ao s s L L 2 f L 1 R1C 46

INTEGRATORE DI MILLER 47

DERIVATORE 48

RISPOSTA IN FREQUENZA DI AMPLIFICATORI Per valutare la risposta in frequenza degli amplificatori si dovrebbero determinare i poli e gli zeri della funzione di trasferimento ma risulta complicato sia determinare la funzione di trasferimento completa che porla in forma fattorizzata. Per gli amplificatori a larga banda: è possibile porre la funzione di trasferimento nella forma: T s AM FL s FH s determinare ciascun fattore con il circuito equivalente appropriato nell ipotesi di polo dominante, è possibile determinare le frequenze di taglio senza conoscere i poli e gli zeri della funzione di trasferimento. Il metodo delle costanti di tempo a circuito aperto (OCTC) permette di determinare la frequenza di taglio fh di un passa basso nell ipotesi di polo dominante. Il metodo delle costanti di tempo in cortocircuito (SCTC) permette di determinare la frequenza di taglio fl di un passa alto nell ipotesi di polo dominante. Entrambi i metodi forniscono una buona stima delle frequenze di taglio anche nel caso l ipotesi non sia rigorosamente soddisfatta. 49

METODO DELLE COSTANTI DI TEMPO IN CORTOCIRCUITO fornisce la stima della fl per un circuito passa alto con nl capacità, nell ipotesi che sia valida la approssimazione del polo dominante. si può dimostrare (Gray e Searle, 1969) che: dove Ris è la resistenza equivalente vista dai terminali di Ci quando tutte le altre C (cortocircuito). Nell ipotesi di polo dominante e1 = L e quindi: NOTA: da questa espressione il progettista può rendersi conto anche di quale sia la capacità che limita la risposta a bassa frequenza. 50

METODO DELLE COSTANTI DI TEMPO A CIRCUITO APERTO fornisce la stima della fh per un circuito passa basso con nh capacità, nell ipotesi che sia valida la approssimazione del polo dominante. si può dimostrare (Gray e Searle, 1969) che: dove Rio è la resistenza equivalente vista dai terminali di Ci quando tutte le altre C 0 (circuito aperto). Nell ipotesi di polo dominante b1 = 1/wH e quindi: NOTA: da questa espressione il progettista può rendersi conto anche di quale sia la capacità che limita la risposta ad alta frequenza. 51