Formule Fondamenti di elettronica - Seconda parte

CALCOLARE

Av IN

D ANALISI specchio

Dello Ri

RIAZ

Vas

Uss UssIIf

Uss

P FOER ILLETTA

fties KP

VDS I KAZ

3

RI BI Vo2

VDSL V45

3

Fifty TÈ

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si 3

IIIE

FREE IO 1,916mA

iI

2mA

da IIIA 6,26

Ri Kr

PIE

UN

Va VASI V

3 ke

200

Rita

R2 3U

3

Vss Ezra

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Re KR

ZOO

DEI PARAMETRI AC

CALCOLO 2ms

Imi GLI

LEI Kr

IIII 100kt 53,75

Ros IIII Kr

5375

203 Nought

20,1 203 26,824

ANALISI DELL'AMPLIFICATORE

AC B

5

t.TT LÉ Smith

Ave Igf 53,75 0

avessi

se Rd specchio

Posto

usato dello

al

PER VI

Vo 7,5g

AVERE

GIFS RD VII 3,75hr

TIME

1ft Prima

Vasalone

rigida

I prima

Come

9mi io

Ma

III Rostra

È

TITÌ KE

3,5

i

I Ira 7

9min

Ave

GENERATORI MULTIPLE

USCITE

AD 16.2.5

YOU dov 050

FÈ Io Io

Io 1 se trascuro a

µ Legge

Ittite IOL FIREF

OMA

Ioni

1mA

SE FREE MA

20

Iori MA

5

IO 3 Jaeger 6°Ed.: Cap.11 p.516-520, Cap.11 p.526-527

( )

* a lezione non viene trattato il BJT. Tuttavia il

ragionamento esposto nel libro di testo è valido

a carattere generale anche per il MOSFET

Amplificatori multistadio

Come mettere in cascata gli amplificatori

Esempi di amplificatori multistadio

L’amplificatore operazionale elementare

Perché usare amplificatori multistadio

Le configurazioni elementari a singolo transistor non

sono sempre adeguate a soddisfare tutti i requisiti

richiesti a un amplificatore

Esempio: un amplificatore di tensione di uso generale

deve avere:

Resistenza di ingresso > 1MW

W

Resistenza di uscita <100

Guadagno molto elevato 2

Esempio: Amplificatore di tensione

CS CS (+R source) CD CG Differenziale

Guadagno di = −

# %% ! #

−

tensione a 1 ALTO

− $ ! #

! " # $

vuoto = − /

ABBASTANZA BASSO ALTO

ALTO && # "

ALTO BASSO

1

Resistenza di = = ∞

$ $ $ )% )&

' ( ' ( ' (

ingresso

! ALTA

MEDIO-ALTA MEDIO-ALTA MEDIO-ALTA BASSA

1

Resistenza di = 2

"% #

# # #

uscita =

"& #

!

MEDIA MEDIA MEDIA MEDIA

BASSA

Per realizzare un amplificatore di

CS Ottimo guadagno, Ottima R , Scarsa R

à IN OUT tensione è richiesto:

CD Scarso guadagno, Ottima R , Ottima R

à IN OUT Alto guadagno di tensione

CG Ottimo guadagno, Scarsa R , Scarsa R

à Bassa resistenza di uscita

IN OUT Alta resistenza di ingresso

DIFF. Ottimo guadagno, Ottima R , Scarsa R

à IN OUT Nessuna configurazione possiede

tutte queste caratteristiche.

N.B.: nessuno possiede alta R , ma se uso

OUT

carico attivo R r

à

D o 3

Mettiamo in cascata gli amplificatori

Quando mettiamo in cascata gli amplificatori:

Il generatore di segnale pilota il primo stadio la resistenza di ingresso

à

coincide con quella del primo stadio.

Ciascuno stadio di amplificatore è pilotato dal circuito di uscita del

precedente. Quindi la sua resistenza di ingresso è la resistenza di carico

dello stadio precedente.

L’ultimo stadio pilota il carico esterno la resistenza di uscita è quella

à

dell’ultimo stadio.

Esempio: amplificatore di tensione a tre stadi

Segnale di Carico

1° Stadio 2° Stadio 3° Stadio

ingresso in uscita

! $%&# $%&' $%&(

+ + +

!"# !"' !"(

! !"# !"' !"( *

− − −

# !"# ' !"' ( !"( 4

Esempio: amplificatore di tensione a tre stadi

Analizziamo i tre stadi singolarmente N.B. A , A A , amplificazioni calcolate a vuoto

1 2 3

ossia applicando il segnale di tensione

1° Stadio direttamente all’ingresso (come se avessimo

un generatore di tensione ideale con =0) e

R

!" i

$%&# #" staccando l’amplificatore che segue (o il carico)

+

+ +

!"#

!"# 2° Stadio

−

− # !"# −

!% $%&' #%

= + +

$" " !" +

!"'

!"' − −

' !"'

Quindi: −

v = v

in1 i1

v = v 3° Stadio

=

in2 i2 $% % !%

v = v

in3 i3

!&

e #&

$%&(

v = A v = A v +

+

01 1 in1 1 i1 +

v = A v = A v !"(

!"(

02 2 in2 2 i2 −

− ( !"(

v = A v = A v −

03 3 in3 3 i3

Nel calcolo delle tensioni a vuoto si «elimina» =

$& & !&

l’effetto dei partitori all’ingresso e all’uscita 5

Esempio: amplificatore di tensione a tre stadi

Segnale di Carico

1° Stadio 2° Stadio 3° Stadio

ingresso in uscita

! #" #%

$%&# $%&' $%&( #&

+ + +

!"# !"' !"(

! !"# !"' !"( *

− − −

# !"# ' !"' ( !"(

Tensione effettiva Tensione di uscita Tensione di uscita Tensione di

all’ingresso: del 1° stadio del 2° stadio uscita finale

!'" !'% !'& *

=

!'" ! " !'" % !'% & !'&

+ + + +

!'" ! !'% #()" !'& #()% * #()&

N.B. A , A A , amplificazioni calcolate a vuoto (staccando l’amplificatore che segue)

1 2 3

Requisito: Requisito: Requisito: Requisito:

≫ ≫ ≫ ≪

!'" ! !'% #()" !'& #()% #()& *

CS, CD, DIFF OK CS-CD, CS-CS, DIFF-CS OK CS, CG, DIFF NO

CG NO CD OK

CS-CG, CD-CG NO 6

Esempio: amplificatore a tre stadi

Segnale di Carico

1° Stadio 2° Stadio 3° Stadio

ingresso in uscita

! #" #%

$%&# $%&' $%&( #&

+ + +

!"# !"' !"(

! !"# !"' !"( *

− − −

# !"# ' !"' ( !"(

*

!"'

!"# =

= =

= )( ( !"(

)# # !"# !"'

!"# ! +

+

+ * $%&(

!"' $%&#

!"# !

!"(

= =

)' ' !"' !"(

+

!"( $%&'

!"# !"'

=

!"' # ! + +

!"# ! !"' $%&#

N.B. A , A A ,

1 2 3

amplificazioni

calcolate a vuoto !"# !"' !"(

=

!"( ' # ! + + +

(staccando !"# ! !"' $%&# !"( $%&'

l’amplificatore che

!"# !"' !"( *

segue) =

)( ( ' # ! + + + +

!"# ! !"' $%&# !"( $%&' * $%&( 7

Esempio: amplificatore a tre stadi

Segnale di Carico

1° Stadio 2° Stadio 3° Stadio

ingresso in uscita

! #" #%

$%&# $%&' $%&( #&

+ + +

!"# !"' !"(

! !"# !"' !"( *

− − −

# !"# ' !"' ( !"(

!'" !'% !'& *

=

#& & % " !

+ + + +

!'" ! !'% #()" !'& #()% * #()&

#& !'" !'% !'& *

= =

& % "

+ + + +

! !'" ! !'% #()" !'& #()% * #()& N.B. A , A A ,

1 2 3

amplificazioni

Ciascuno di questi fattori deve essere il più calcolate a vuoto

possibile vicino a 1 per non perdere benefici (staccando

TUTTAVIA NON HANNO TUTTI LA STESSA l’amplificatore che

IMPORTANZA!!! segue) 8

Esempio: amplificatore a tre stadi

Segnale di Carico

1° Stadio 2° Stadio 3° Stadio

ingresso in uscita

! #" #%

$%&# $%&' #&

+ + +

!"# !"' !"(

! !"' !"( *

− − −

# !"# ' !"' ( !"(

)/( )/2 *

+ + + +

) )/( "01' )/2 "01( *

R deve essere

A , A e A non devono R deve essere Questi due termini anche se out3

1 2 3 in1 piccola perché pilota

essere tutti >1. grande (>> R ), sono < 1, sono noti poiché

i un carico esterno che

Basta che almeno uno per far si che la si tratta di R e R di stadi

in out può essere variabile!!!

sia >1 e che il prodotto tensione vi cada elementari che conosciamo. Noi vogliamo che il

sia abbastanza grande quasi tutta Se non sono troppo bassi, guadagno sia il più

per compensare la all’ingresso possono essere tenute possibile indipendente

caduta di tensione sulle dell’amplificatore sotto controllo ed dal carico esterno.

resistenze interne e . eventualmente compensate

ottenere il guadagno dal prodotto A A A