Elettronica e Automazione con Fede

La tecnologia CMOS è quella più utilizzata a livello di circuiti elettronici, sia analogici sia digitali. Il fatto di poter avere un'elevata quantità di transistori MOS su una piccola piastra di Silicio è uno dei vantaggi della suddetta tecnologia. Avendo comunque lo stesso funzionamento di un bjt, il transistore MOS può essere impiegato a realizzare stadi amplificatori semplici. Il MOSFET funziona come amplificatore se lavora in regione di saturazione . Source comune - common source L'amplificatore source comune è realizzato in modo che il transistore MOS abbia il terminale di source condiviso (come riferimento). L'ingresso  è posizionato sul terminale di gate e l'uscita sul terminale di drain.   Figura 1: modello del source comune con nMOS (a sinistra) e con pMOS (a destra). In figura 1, sono mostrati i modelli con i due tipi di transistore MOS. Il carico è rappresentato da un carico generico load , il quale potrà essere un semplice resistore oppure un carico attivo ...

Un’applicazione importante dell' amplificatore operazionale, a livello di circuiti integrati, è il circuito convertitore di impedenza di Antoniou.  L'utilità di questo circuito è quella di simulare un'impedenza di tipo induttivo, essendo l'induttore un elemento ingombrante per i circuiti integrati. Il circuito è mostrato in figura 1 ed è la simulazione di un induttore riferito a massa. Figura 1. A sinistra, Ria Antoniou, la donna e ingegnera cui si deve questo circuito. A destra, lo schema del circuito simulatore di impedenza. Per cominciare con l'analisi, si parte con l'ipotesi che gli operazionali lavorino in zona lineare e valga il cortocircuito virtuale.  Dunque infatti l'ingresso è collegato al terminale non invertente dell' OPAMP1. il nodo B collega il terminale invertente di OA1 al terminale invertente di OA2. Il terminale non invertente di questo, infine, è collegato all'uscita, sul resistore R5. Le altre equazioni valide, per partire nel ca...

 Un amplificatore è un dispositivo elettronico in grado di modificare l'ampiezza di un segnale di ingresso e portare in uscita il nuovo segnale.  Gli amplificatori ideali si classificano in quattro categorie fondamentali, in base alle grandezze elettriche di ingresso e uscita: tensione (V) e corrente (I). Ogni tipologia ha un ruolo ben preciso nel trattamento dei segnali e viene modellizzato per rappresentare un comportamento ideale. Amplificatore di tensione con uscita in tensione (V/V) Figura 1: Circuito equivalente dell'amplificatore V/V. Il modello di amplificatore in tensione prende in ingresso un segnale di tensione  e ne viene amplificata l'ampiezza. Il guadagno di tensione   in circuito aperto è ottenuto come il rapporto tra la tensione in uscita e la tensione in ingresso in condizioni di circuito aperto sull'uscita Per quanto riguarda le resistenze di ingresso e uscita, deve essere fatto in modo che la resistenza in ingresso sia pressoché infinita e la resis...

 La realizzazione di un amplificatore, in maniera del tutto primitiva, è possibile con un semplice circuito composto da un transistore e un componente passivo di carico (solitamente un resistore). Lo scopo è quello di amplificare piccoli segnali. Per definizione, un segnale è detto piccolo  se la sua ampiezza oscilla di poco attorno al punto di riposo.   A seconda della disposizione del transistore e della posizione del segnale di ingresso e di uscita, si possono ottenere amplificatori con diverse caratteristiche di guadagno, impedenza di ingresso e uscita, e risposta in frequenza. Vengono illustrati gli stadi elementari. Emettitore comune (EC) Lo stadio a emettitore comune è realizzato tramite un transistore bipolare a giunzione (bjt) realizzato nei seguenti modi: bjt npn: il terminale di emettitore è connesso a massa, ma il carico resistivo è connesso tra l'alimentazione e il terminale di collettore. L'uscita è presa sul terminale di collettore; bjt pnp:  il termi...

 I circuiti analogici amplificatori sono sottoposti a segnali la cui ampiezza può definirsi piccola o grande , in risposta a diverse peculiarità.  Si parta dalla definizione di piccolo segnale . Si consideri una caratteristica non lineare di tensione-corrente di un dispositivo elettronico e si scelga un punto di coordinate ( V 0 , I 0 ) in una determinata regione di funzionamento e definito punto di riposo  (Figura 1). Figura 1: punto di riposo e piccoli segnali. Se un segnale di tensione/corrente nel tempo ha un'ampiezza pari a una frazione della coordinata del punto di riposo corrispondente , allora si definisce piccolo segnale.  Le principali caratteristiche del piccolo segnale sono: invariabilità della regione di funzionamento:  se il punto di riposo è scelto in un punto non troppo a ridosso del confine tra due regioni di funzionamento, allora l'ampiezza ridotta del segnale è tale da non modificare lo stato di regime. linearità:  la proprietà più import...

 Oltre alla presenza di una capacità connessa tra i terminali di ingresso , detta capacità differenziale,  e a una coppia di capacità connesse ognuna tra un terminale di ingresso e la massa, dette capacità di modo comune, esiste anche una capacità associata all’uscita, definita capacità di carico, indicata con CL. Figura 1: capacità di carico di un operazionale. Il primo effetto ravvisabile di questa capacità è la limitatezza dello slew-rate, inteso come il valore massimo del rapporto tra la variazione della tensione di uscita e l'intervallo di tempo. Un secondo effetto, ancor più importante, è legato all'instabilità del sistema in toto.  Infatti, la capacità di carico introduce un comportamento dinamico nel sistema, causando sovraelongazioni (overshoot) e rallentamenti nella risposta transitoria, poiché l'opamp deve caricare e scaricare la capacità attraverso le resistenze del circuito. Basta un circuito buffer (inseguitore di tensione) al cui ingresso viene imposto un...

 L’amplificatore operazionale reale e commerciale è stato modellizzato con un ingresso differenziale costituito da una resistenza di modo differenziale, connessa tra i terminali invertente e non invertente, e una coppia di resistenze di modo comune, connesse ognuna tra il proprio terminale e la massa. Un nuovo componente passivo, tuttavia, compare tra le non-idealità. SI tratta di una  capacità di modo differenziale e una coppia di capacità di modo comune , connesse in parallelo alle resistenze dello stesso tipo (figura 1).  Figura 1: capacità di modo differenziale e comune in un opamp. La capacità di ingresso di un amplificatore operazionale  è un parametro che rappresenta la capacità parassita associata ai terminali di ingresso dell'op-amp . Questa capacità può influenzare le prestazioni del circuito, in particolare a frequenze elevate o in applicazioni dove è necessaria un'elevata precisione. All'ingresso di un amplificatore operazionale, dunque, si hanno delle...