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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti
Libri di testo
Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics Mc Graw Hill, 1981
Ulrich Tietze, Christoph Schenk: Electronic circuits - Design and applications Springer Verlag Heidelberg, 1991
John G. Kassakian, Martin F. Schlecht, George C. Verghese: Principles of power electronics Addison-Wesley Publishing Company, Inc., 1992
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 2
Reti amplificatrici elementari
Vout RL
Rout
VinAvVinVS
+ +
RS
Rin
(Convertitore tensione/tensione)Amplificatore di tensione
⇒≅⇒<<
≅⇒>>
inoutLout
SinSin
VAVRRseVVRRse
vSvout VAV ≅
in
outRv V
VAL ∞→
= lim
_________________________________________________________________________________________________________
RLRoutIinA i
Iin
IS RS Rin
(Convertitore corrente/corrente)
Iout
Amplificatore di corrente
⇒≅⇒>>
≅⇒<<
inoutLout
SinSin
IAIRRseIIRRse
iSout IAI i≅
in
outRi I
IAL 0
lim→
=
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 3
RLRoutVinGmVinVS
RS
Rin
(Convertitore tensione-corrente)
Iout+
Amplificatore di transconduttanza
⇒≅⇒>>
≅⇒>>
inoutLout
SinSin
VGIRRseVVRRse
mSmout VGI ≅
in
outRm V
IGL 0
lim→
=
________________________________________________________________________________________________________
Iin
IS RS Rin
(Convertitore corrente-tensione)
Vout RL
Rout
IinRm
+
Amplificatore di transresistenza
⇒≅⇒<<
≅⇒<<
inoutLout
SinSin
IRVRRseIIRRse
mSout IRV m≅
in
outRm I
VRL ∞→
= lim
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 4
Schema di un amplificatore retroazionato
Ampl
ifica
tore
retro
azio
nato
I in V in I f V f
I out
V out
Rete di
reaz
ione
Ampl
ificat
ore
basedi
Rete di
prel
ievo
Caric
oRe
te
misc
elaz
ione
diG
ener
ator
e
segn
ale
di
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 5
Reti di prelievo
Prelievo di tensione (parallelo)
Amplificatore
basedi
Retedi
reazione
CaricoVout
_________________________________________________________________________________________________________
Prelievo di corrente (serie)
Amplificatore
basedi
Retedi
reazione
CaricoIout
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 6
Reti di miscelazione
Miscelazione (somma) di tensioni (o confronto serie)
Amplificatore
basedi
Retedi
reazione
Vin
Vf
VS
RS+ +
−
+
−
V =in VS Vf
_________________________________________________________________________________________________________
Miscelazione (somma) di correnti (o confronto parallelo)
Amplificatore
basedi
Retedi
reazione
Iin
If
IS RS
I =in IS If
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 7
Grandezze tipiche di un amplificatore retroazionato
XSXin A
β
Xout
Xf RL
+−
X X Xin S f= − A XX
outin
= A XXf
outS
=
out
f
XX
=β
)1( AXXAXXXXX inSinSoutSin βββ +=⇒−=−=
⇓
=+
== )1( AXX
XXA
in
out
S
outf β A
Aβ+1 ββ
β 1=>>
≅ AA1A
⇓
⇒<⇒>+ AAA f11 β reazione negativa
⇒>⇒<+ AAA f11 β reazione positiva
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 8
Sensibilità e desensibilità
S
dAAdAA
f
f= ovvero
f
f
AA
dAdA
S ⋅= D S= 1
dAdA A
AA
A AA
AA A A
AA A
f f= + −+
= + −+
= ⋅ + + = +1
1 11
11
1 1 12 2βββ
β ββ β β β( ) ( ) ( )( ) ( )
SA
A AA
Af
f= + ⋅ =( )1 β
11+ βA D = 1+ βA
_________________________________________________________________________________________________________
Esempio: β βA A dAA
dAA
ff
= ⇒ + = = ⇒ =9 1 10 20 2; % %
ovviamente se A Af= ⇒ =1000 100
_________________________________________________________________________________________________________
Ipotesi
1) Il segnale tra ingresso ed uscita è trasmesso soltanto attraverso A Quindi A Xout= ⇒ =0 0. [la rete β è unilaterale]
2) Il segnale tra uscita ed ingresso è trasmesso soltanto attraverso β Sono assenti sia l'effetto Early che l'effetto Miller. [la rete A è unilaterale]
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 9
Distorsione lineare
A( )f = A0
A( )f = =ϕ ( )f k f s t( )in s t( )out
S S
S S
tt t
out in
out in
( ) ( )
( ) ( )
ω ω
ω ω
ϕ ωϕ ω ω
1 0 1
3 0 3
1 1 0
3 3 0 1 03
=
=
== =
A
ALLLLLLLLL
LLLLLLLLL
LLLLLLL
LLLLLLL
Principiodi causalità
τ ϕω= = − >t d
d0 0 se ϕ ωϕ ω
1 1 0
3 3 00 0
= ′= ′′
′ ≠ ′′ ⇒tt
con t tquadripolodispersivo
s t( )out
t
s t( )out
t0
t
t
s t( )i
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 10
Risposta in frequenza di un amplificatore retroazionato
C
R
R'
C'
A0
Vin Vout
X
VX
1
V1
Passa-bassoPassa-alto
Circuito passa-alto
V A VX = 0 1
V RR j C
V V
j RC
V
jin
in inL
1 1 1 1 1=
+⋅ =
+=
−ω ωωω
con ω L RC= 1
V V A V
j ff
outin
L≅ =
−X
0
1 per frequenze basse
A f VV j f
f
outin L
( ) = ≅−
A0
1
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 11
Circuito passa-basso
H
outj
VCRj
V
CjR
VCjVωωω
ω
ω+
=′′+=
′+′
⋅′=
111
1XX
X
con ωH R C= ′ ′1
V A VinX ≅ 0 per frequenze alte
A f VV j f
f
outin
H
( ) = ≅+
A0
1
_________________________________________________________________________________________________________
In bassa frequenza
A f A fA f
j ff
j ff
j ff j f
ff
L
LL L
( ) ( )( )
( )
= + =−
+−
=− +
= +++ − +
1
1
11
111 1
0
00
0
00
00 0
ββ β
βββ β
A
1 AA
A
AA
AA A
A AA
f f
f
fLL
00
0
0
1
1
= +
= +
⇒β
βA
A fj
ff
ff
L f( ) =
−
A
1
0
( )( ) f
ffAfA
f fL
f
f == )Re()Im(
arctg)(ϕ − >dd
ϕω 0
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 12
_________________________________________________________________________________________________________
In alta frequenza
A f A fA f
j ff
j ff
j ff j f
ff
H
HH H
( ) ( )( )
( )
= + =+
++
=+ +
= +++ + +
1
1
11
111 1
0
00
0
00
00 0
β β β
βββ β
A
1 AA
A
AA
AA A
A AA
f f
f
fH H
00
0
0
1
1
= +
= +
⇒β
β( )A
A fj f
ff
f
H f
( ) =+
A
10
( )( )
fHf
f
ff
fAfA
f =−= )Re()Im(
arctg)(ϕ − >dd
ϕω 0
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 13
Distorsione non lineare
vout RLvinAvvinvS
+ +
RS
−1
23456
−2−3−4−5−6
20 40 60−20−40−60 vin[mV]
out[V]v
Punto di lavoro
( )V5costante0AmV60
04,02500100100AmV6040
100100AmV4002
==⇒=⇒>•
−−=⇒<⇒≤≤•
=⇒=⇒≤≤•
outvin
ininoutvin
inoutvin
vvvvvv
vvv
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 14
vout RLv inAvv invS
+ +
RS
vfβ
vf =0,09 vout
+
−
v vf out= 0 09,
1 1 100 0 09 10+ = + ⋅ =βAv ,
Tensione di ingresso:
v v v v A v v vAin S f S v in in
Sv
= − = − ⇒ = +β β1
Tensione di uscita:
v A v A v A v A v A v v A vAout v in v S v f v S v out out
v Sv
= = − = − ⇒ = +β β1
⇓
A vv
AA
Af
outS
vv
v= = + =1 10β
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 15
Risultati analitici
Rete senza reazione Rete con reazione
vin [mV]
vout [V]
A dAA
vS [mV]
vin [mV]
vout [V]
Af dAA
f
f10 1.0 100 0 100 10 1.0 10 0 20 2.0 100 0 200 20 2.0 10 0 30 3.0 100 0 300 30 3.0 10 0 40 4.0 100 0 400 40 4.0 10 0 45 4.44 98,6 1,4% 444 45 4.44 10 0 50 4.75 95 5% zona 478 50 4.75 9,93 0,7%55 4.94 89,8 10,2% di non 500 55 4.94 9,88 1,2%60 5.0 83,3 16,7% linearità 510 60 5.0 9,8 2%
dAA
dAA
f
f<
−1
23456
−2−3−4−5−6
200 400 600−200−400−600 vS[mV]
out[V]
v
Punto di lavoro
vin
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 16
Effetti della retroazione nei confronti dei disturbi e del rumore
Per un segnale sinusoidale ⇒ termine quadratico (II armonica)
v t V t t tin iM
V mViM( ) sen sen cos= ⇒ = −
>ω ω ω
402 1
212 2
In generale ⇒ intermodulazioni
Per la sola vd si ha:
v v v Ad d df f= − β
v vAd
df
= +1 β
v Av vout S d= + (senza reazione)
fdSfout vvAv += (con reazione)
Utilizzo di un preamplificatore ⇒ ′ = = +v A v A vS P S S( )1 β
⇓
v A v v A A v vout f S d f S df P f f,( )= ′ + = + +1 β (con reazione)
________________________________________________________________________________________________________
In presenza di rumore si ha: v vAN
Nf
= +1 β
Ma deve risultare v vN NP << poichè:
v v v A A v A vN N f N f N Ntotale P P= + ⋅ = + + ⋅1
1 β ( )
vSvin A
β
vout
vf
+− ++
vd
vdf
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 17
Effetti sulla resistenza di ingresso Reazione serie
V V V V AVV A
S in f in in
in
= + = + =
= +
β
β( )1
V Xf out= β
X I
X V
out out
out out
=
=
X AVout in=
R VI
VVR
V AV Ri
S
in
S
in
in
in
ininf = = = + =( )1 β ( )1+ βA Rin
________________________________________________________________________________________________________
Reazione parallelo I I I I AI
I AS in f in in
in
= + = + =
= +
β
β( )1
I Xf out= β
X I
X V
out out
out out
=
=
X AIout in=
R VI
R II
R II Ai
in
S
in in
S
in in
inf= = = + =( )1 β
RA
in1+ β
Vin
Vf
VS Rin
+ +
−
+
−β
I
Rif
Af
A
in
Iin
If
IS Rin
β
A
Rif
Af
Vin
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 18
Effetti sulla resistenza di uscita Reazione di tensione (serie-parallelo, parallelo-parallelo)
Ipotesi: - A unidirezionale - β unidirezionale - A non risente degli effetti di carico
R VIo
oc
scf=
oc = open circuit sc = short circuit
Poichè AXXAXXXXX S
inininfinS ββ+
=⇒+=+= 1
⇓
V AX AXAoc inS= = +1 β
Se l'uscita è s.c.:
out
SscinSfout R
AXIXXXV =⇒=⇒=⇒= 00
⇓
R AXA
RAXo
S out
Sf= + =1 β
RA
out1+ β
AXin
Rof
A
Af
Rout+
β
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 19
Reazione di corrente (serie-serie, parallelo-serie)
Ipotesi: - A unidirezionale - β unidirezionale - A non risente degli effetti di carico
R VIo
oc
scf=
oc = open circuit sc = short circuit
Poichè quando l'uscita è o.c. non scorre corrente si ha:
X X Xf in S= ⇒ =0
⇓
V AX R AX Roc in out S out= − ⋅ = − ⋅
Essendo I AX AXAsc inS= − = − +1 β
⇓
R AX RAX Ao
S out
Sf = −− ⋅ + =( )1 β R Aout ( )1+ β
AXin
Rof
β
A
Af
Rout
+
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 20
In realtà: - la rete A non è unidirezionale e risente degli effetti di carico della rete β,
del carico RL e della resistenza interna RS del generatore di segnale.
- la rete β non è unidirezionale, carica l'amplificatore di base A e risente del carico RL e della resistenza interna RS del generatore di segnale.
A = guadagno unidirezionale reale che tiene conto della resistenza di carico ( AV , AI , RM , GM )
A = guadagno unidirezionale ideale ( Av, Ai, Rm, Gm) dove A Av
RLV=
→∞lim A Ai
RLI=
→lim
0 R Rm
RLM=
→∞lim
G GmRL
M=→
lim0
________________________________________________________________________________________________________
Tabella riassuntiva
Tipo di reazione
Grandezza serie di tensione (serie-parallelo)
serie di corrente (serie-serie)
parallelo di corrente (parallelo-serie)
parallelo di tensione(parallelo-parallelo)
Ro f RA
outv1+ β R Gout m( )1+ β R Aout i( )1+ β R
Rout
m1+ β
′Ro f ′+R
Aout
V1 β ′ +
+R G
Gout m
M
( )11
ββ
′ ++
R AA
out iI
( )11
ββ
′+R
Rout
M1 β
Ri f R Ain V( )1+ β R Gin M( )1+ β RA
inI1+ β
RR
inM1+ β
avendo posto ′ =R R Ro f o f L e ′ =R R Rout out L
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 21
Analisi di circuiti in retroazione
(1) Classificazione del tipo di reazione Anello (VS , E-B, S-G, +/− operazionale colleg. con out)
X Vf f= ⇔ reazione di tipo serie in ingresso
Nodo (IS , B, G, − operazionale colleg.con out) X If f= ⇔ reazione di tipo parallelo
di tensione (Vout = ⇒ ⇒0 ? ); RL = 0
in uscita
di corrente (Iout = ⇒ ⇒0 ? ); RL = ∞
(2) Rappresentazione dell'amplificatore di base reazione di tensione ⇒ =Vout 0 effetti di carico di β su A sul circuito di ingresso reazione di corrente ⇒ =Iout 0
reazione di parallelo 0=⇒ iV effetti di carico di β su A sul circuito di uscita reazione di serie 0=⇒ iI (3) Sostituzione dei circuiti equivalenti al posto dei dispositivi attivi
(4) Calcolo di X f e Xout
(5) Determinazione di β =XX
f
out
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 22
(6) Calcolo di A in base alle leggi di Kirchhoff alle maglie e ai nodi (7) Calcolo di S, D, Af , Ri f , Ro f , ′Ro f con le formule note
_________________________________________________________________________________________________________
Esempio 1
(1) reazione serie di tensione
(2)
G
D
SR Vout+
VS
(3)
G D
S
R vout
+vS
+vinvin −µ
rd
(4) V Vf out= (5) β = =VV
f
out1 (6) A V
VV
VR
R rVoutin
inin d
= = ⋅ +µ
GD
S
+VDD
R G
R Vout
+
VS
sin VV ≡
( )d
d
rRRrAD+
++=+=
µβ 11 ( )µµ
++==
1RrR
DAA
d
vv f
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 23
Esempio 2
R Vout
+VS 2R1
RS B C
E
BC
E
I
I'
(1) reazione serie di tensione
(2) ( ′ <<I I )
RVout
+VS
2R1
RS B C
E
BC
E
R2
R1 Vf
(4) VR
R R Vf out= +1
1 2
(5) β = +R
R R1
1 2
Oss.: A AVf>> ⇒ ≅1 1β
Vf
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 24
Esempio 3
(1) reazione serie di corrente
(2)
VS
RC Vout 1
R1
1+
−
RS
R2
R1
R2
Vf
c
e
b Iout
(4) V I Rf out eq= − .
(5) β = −Req. con R R Req. = 1 2
RS
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 25
Esempio 4
VS
RC
+VCC
Vout
RS+
−
R'
Vin
(1) reazione parallelo di tensione
(2)
(4) I VRfout= − ′
(5) β = −′
1R
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 26
Stabilità dei sistemi retroazionati
La reazione è positiva (rigenerativa) quando A Af >
1 1+ < ⇒βA βA < 0
1>+
==
⇓
AA
dAA
dA
S f
f
β11
_____________________________________________________________________________________________________
Con XS = 0 si ha:
X X X Xin S f f= − = −
outinout
outf
AXAXX
XX
β
β
−==⇓
=
Condizioni di Barkhausen: βA = − ⇔1
Nascita di una oscillazione che si autosostiene ⇒ vantaggioso per realizzare un oscillatore Non linearità dei dispositivi attivi ⇒ Nascita di intermodulazioni Interessamento delle porzioni di interdizione e saturazione ⇒ Spostamento del punto di lavoro
− ≤ <
< −
1 0
1
β
β
A
A
XSXin A
β
Xout
Xf
+−
Amplificatore retroazionato
−=∠
=o180
1
A
A
β
β
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 27
Studio della stabilità
• Un amplificatore deve essere stabile sia in banda che fuori banda; • Un sistema fisico stabile eccitato con un segnale limitato nel tempo non può rispondere
con un segnale non limitato nel tempo, o che tende a crescere indipendentemente, e la funzione di trasferimento del sistema non presenta poli né nel semipiano destro né sull'asse immaginario. Se A è stabile lo sarà anche Af purché 1 A+ β abbia zeri solamente nel semipiano sinistro aperto.
Metodi per lo studio della stabilità di un sistema: - Determinazione delle radici dell'equazione algebrica che si ottiene eguagliando a 0 il
deno-minatore della funzione di trasferimento; - Criterio di Nyquist (1931); - Diagramma di Bode. ______________________________________________________________________________________________________
Criterio di Nyquist
Re[ ]Aβ
Im[ ]Aβ
−1
Re[ ]Aβ
Im[ ]Aβ
−1
ω=0ω=0
Proprietà delle funzioni di trasferimento delle reti elettriche:
[ ]*)()( ωβωβ jAjA −=
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 28
Margini di guadagno e di fase
[ ]dB
)()log(201log20 ϕωω ωββϕ
jAAmG −=−= =
(mG ≥ 10dB)
m A j Gϕ β ω= ± °Φ ( ) 180 ( / ≥ °mϕ 45 )
Stabilità Instabilità
ω ωϕ > G ω ωϕ < G
mm
G >>
00ϕ
mm
G <<
00ϕ
Re[ ]Aβ
Im[ ]Aβ
ω=01−1
ωωϕ2
2G
mϕ2
m 2G
(<0)
(<0)
Sistema instabile
Im[ ]Aβ
ω=01−1
ω
ωϕ1
1G
mϕ1
m 1G
(>0)
(>0)
Re[ ]Aβ
Sistema stabile
( )[ ] o180−=Φ ϕωβ jA
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 29
Generazione di segnali
Segnali
Periodici Non periodici- sinusoidali- ad onda quadra- a rampa(lineare e non)
- impulsivi- a gradino
________________________________________________________________________________________________________
Generazione di segnali sinusoidali - Oscillatori
Condizioni di Barkhausen: βA = − ⇔1
0
1
1
⋅∞→⋅=⇓
∞→+
==
⇓−=
Sfout
S
outf
VAV
AA
VVA
A
β
β
Questa condizione viene soddisfatta per un determinato valore della pulsa-zione (ω ω ωϕ= =G , vedi diagramma di Nyquist).
Teoricamente lo spettro del segnale generato è costituito da una sola riga. In realtà, per effetto della non costanza dei parametri nel tempo, si ha un allargamento delle righe per cui lo spettro degenera in una banda.
⇔≡
= = °ω ωϕ
ϕ
G
Gm m0 0;
−=∠
=o180
1
A
A
β
β
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 30
Oscillatore a sfasamento (100's kHz)
(a FET, config. CS)
VoutVin
RS
G
D
S
CS
VDD
C
R
C
R
C
R
RD Rete di reazione
Reazione serie di tensione
Ipotesi: 1) AV costante al variare di f ∀ ∈f B
2) R Rin >>
3) Z Req out. >>
___________________________________________________________________________________________________________________________________
++−=
−
++−=
−
+=
RCjIRI
RIRCjIRI
RIRCjIVout
210
210
1
32
321
21
ω
ω
ω
Vout Vin
C
R
C
R
C
RI3I2I1
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 31
Posto α ω= 1RC si trova
[ ])6(51)2(0)2(0
)1(
323
32
321
21
ααααα
α
−+−=⇒
−+−=−−+−=
−−=
jRV
IjII
IjII
IjIR
V
out
out
⇓
VV
I RV
VV j
in
out out
in
out= ⇒ =
− + −3
2 31
1 5 6α α α( )
⇓
α α α α ω3 6 0 6 1 6− = ⇒ = ± ⇒ = = ⇒RC
ωosc RC= 1
6
Sostituendo si ottiene 291−=
= oscout
inVV
ωω
⇓ β
βA AV= ⇒ = =1 1 29 (meglio AV = ⋅ +29 1 05 5, ( %))
_________________________________________________________________________________________________________
(con a.o.)
−
+
R =1
R2
Vout Vin
C
R
C
R
C
A'Vf
R
Reazione positiva serie di tensione
Reazione negativa parallelo di tensione
fSin VVV −= fin VV −=
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 32
In questo caso risulta AA
AVV
Vf
f
f
=′
+ ′1 β dove 291
2 −=−=′RR
AfV
___________________________________________________________________________ (con FET in config. CD)
AV = + <µµ 1 1
Procedendo come nel caso precedente:
)6(51
)6(511
32
32
ααα
ααα
−+−=′
⇓−+−
=′
jVV
jVV
out
out
Quindi ωosc RC
= 16
. Essendo però V V Vout in= + ′ , dividendo per Vout si ha:
034,12930
291129
111 ≅=+=
−−=′−==
outout
inVV
VVβ
Pur essendo AV < 1 si riesce ad avere βAV > 1 per un valore di µ sufficientemente elevato.
Ad esempio, per µ β= ⇒ = ⋅ + ≅50 1 034 5050 1 1 014AV , , .
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 33
Oscillatore a ponte di Wien
Z 1
Z 2
V 2
−+
R 2 R 1V
=V
1in
V out
− +
R 1
R2
RC
R C
V 2
V = 1
V in
V out
Z 1
Z 2
Reazione positiva (sfasamento e ampiezza)
Rea
zion
e ne
gativ
a(r
egol
azio
ne d
el g
uada
gno)
![Page 34: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/34.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 34
inoutoutin VRR
VVRRR
VVV
+=⇒
+===
1
2
21
121 1
Ma: outoutoutin VR
RZZ
ZVVZZ
ZV
+⋅
+
=⇒
+
=1
2
21
2
21
2 1
⇓
111
2
21
2 =
+⋅
+ R
RZZ
Z
Posto ′ =α ωRC si trova:
ZZ Z
Rj
jj C
Rj
Rj
j jj C j
jj j
jj
jj j j j
2
1 22 2
2 2 2
11
1
11
11 2
1 3 3 3 1
+ = + ′+ ′ + + ′
= + ′+ ′ + ′
+ ′
= ′− ′ + ′ + ′
=
= ′− ′ + ′
⋅ = − ′− ′ − ′
= ′′ + ′ −
αα
ω α
αα α
ω α
αα α α
αα α
αα α
αα α
( )( )
( )
⇓
′ − = ⇒ ′ = = ⇒α α ω2 1 0 1RC ωosc RC= 1
⇓
ZZ Z
RR
2
1 2
2
1
13 1 3+ = ⇒ + = ⇒ R R2 12=
Problema della stabilizzazione dell'ampiezza della tensione di uscita. Soluzioni: Al posto di R1 si può inserire un sensistor (coefficiente termico positivo) Al posto di R2 si può inserire un termistor (coefficiente termico negativo)
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 35
Oscillatori a tre punti
V ZZ Z Vout13
1
1 3= +
Schematizzazione adottata per l'analisi del circuito
Z3
Z2
Vout
Z1
1
3
2
Rout1
V13V13Av
+
ZL
Vout
Rout
V13Av
+
dove Z Z Z Z Z Z ZZ Z ZL = + = +
+ +2 1 31 3 2
1 2 3( ) ( )
−
+
Z3
Z2
V13
Vout
Z1
1
3
2
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 36
Vout = ?
V A V ZR Z V A Z
R Z V ZZ Zout v
L
out Lout v
L
out Lout= − ⋅ + ⇒ = − ⋅ + ⋅ +13
1
1 3
⇓
− ⋅ + ⋅ + =A ZR Z
ZZ Zv
L
out L
1
1 31
⇓
− ⋅+ ⋅ + +
+ + ⋅+ +
⋅ + = −+ + + + =A
Z Z ZZ Z Z
R Z Z ZZ Z Z
ZZ Z
A Z ZR Z Z Z Z Z Zv
out
v
out
( )
( ) ( ) ( )1 3
2
1 2 3
1 32
1 2 3
1
1 3
1 2
1 2 3 2 1 31
⇓
− ⋅+ + + + =
= + + − + =
A jX jXjR X X X jX jX jX
A X XjR X X X X X X
v
out
v
out
1 2
1 2 3 2 1 3
1 2
1 2 3 2 1 31
( ) ( )
( ) ( )
⇓
X X X1 2 3 0+ + = ⇒ + = −X X X1 3 2
⇓
A X XX X
A XX
v v1 2
2 2
1
21− − = = ⇒( )
A XXv = 2
1 Þ X1 e X2 dello stesso segno
j Lω
Z jXi i= 1j Cω
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 37
Oscillatore Hartley Oscillatore Colpitts
X L1 1= ω X C11
1= − ω
X L2 2= ω X C22
1= − ω
X C33
1= − ω X L3 3= ω
oscC
LLωωω
ωω=
=−+ 013
21
osc
LCC ωω
ωωω =
=+−− 0113
21
+=
213
11LLCoscω
+=
213
111CCLoscω
A LLV = 2
1 A C
CV = 1
2
Oscillatore Hartley
L
1Ca,
2
CS+
RS
RG
L1 2
C3 Ca,
Ca,
Vout
VDD
RD
3
1
1
2
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 38
Oscillatore Colpitts
1Ca
2
CS+
RS
RGL3
C1
Ca
Vout
VDD
RD
3
C2
________________________________________________________________________________________________________________________________
Utilizzo di stub alle alte frequenze
Parametri parassiti: tempo, temperatura, pressione, dispersione dei parametri, ecc.
l
X
λ4
λ2 λ4
3λ
cc
l
Xca
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 39
Oscillatori a quarzo
Piezoelettricità (Curie, 1880)
X X X
X X X
X S XSf
f
2 3 1
2 3 1
1 1
+ = −
+ = −
= ⇒ =
∆ ∆ ∆
∆∆ ∆ ∆
ω ω
Simboli circuitali e modello di un quarzo (Mason)
( )
( )( ) ( )[ ]RCCLCCCj
RjLCCCLCsCsRCCCsC
LCssRCCCs
sCsLRCs
sCsLRCsZ
js
eq
−′−′++−
=′+′+′+′
++′=
=+++′
++′=
=
2
2
2
22
.
11
11
11
11
ωωωωω
Per R ≅ 0 si ha:
λ2
SiO2monocristallino
LC'
1
C
R
2
1
2
1
2
1
2
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Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 40
( )[ ]( )[ ] [ ]CC
CCLCjLC
CLCCCCLCj
LCLC
CLCCCjLCZeq
′′+−′
−=
−′′+′
−=
′−′+−
= 1
111
2
2
2
2
2
2
.ωω
ω
ωω
ω
ωωω
Posto ω S LC= 1 e
′′+= CC
CCLP1ω si ottiene:
Z j CeqS
P. =
′−−
12 2
2 2ωω ωω ω
′ >> ⇒ ≅C C S Pω ω
QP S
=−
= ÷ω
ω ω0 1000 10000
con ωω ω
0 2=+P S
""....
mm......2
MHz......
overtoneinQuarzi
didecimid
didecinef
⇓
==⇓
=
λ
ωS ω
X
1ωC'
−
ωP
C L C
![Page 41: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/41.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 41
Oscillatore Hartley a quarzo
CGD
CS+
RS
RG
L
Vout
+VDD
CDD
X1
X3( )
X2
(choke)
C L
ωosc dipende dal cristallo
X3 dipende dal JFET
X1( )
Per soddisfare X + 1 X + 2 X = 3 0
Si agisce su ovvero su X 2 L D
ω DD DL C
= 1
ωDoscω ω
X2
![Page 42: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/42.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 42
Tipi di disturbi e metodi per la loro riduzione
DISTURBIINTERNI
Interni ai dispositivi attivi
Interni ai dispositivi passivi
Accoppiamenti all'interno del circuito
Rumore termicoRumore flickerRumore di ricombinazioneRumore rosa
- galvanico- capacitivo- induttivo
Piezoelettrici
Potenziali di contatto tra metalli diversi e/o con temperature diverse delle giunzioni bimetallo
Sporco (genera correnti di dispersione confrontabili con le correnti in ingresso di dispositivi ad effetto di campo)
DISTURBIESTERNI
Naturali- Scariche atmosferiche- Rumore cosmico- Raggi γ
Man-made
- Motori a scoppio con candele- Alimentatori a commutazione- Emissioni radio, TV, telefoniche - Processi industriali - Macchine elettriche- Strumentazione biomedicale per terapia e diagnosi
⇓
Problema della Compatibilità Elettromagnetica (e.m.c.=electromagnetic compatibility)
![Page 43: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/43.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 43
Accoppiamento galvanico
+X Y ZA
+X Y ZA
+X Y ZA
R' R'' R'''
x y z
+X Y ZA
+X Y ZA1 + A2
![Page 44: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/44.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 44
Schermo elettrostatico (E.S.) Sistemi per la riduzione della potenza irradiata
R+
VS LNO!
R+VS
L
NO!
I2
I1
R+VS
L
NO!
I1
I2
Suggerimenti per la realizzazione di un circuito stampato
- Tutte le masse locali sono da connettersi ad un unico grande piano di massa;
- Le capacità di by-pass (10÷100nF) sono da collegarsi il più vicino
possibile ai circuiti integrati; - Le aree libere da componenti e piste vanno collegate al piano di massa; - Si deve cercare di realizzare circuiti con minime dimensioni.
![Page 45: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/45.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 45
Esempi
+VS
+
+
+
E.S.
E.S.
E.S.
+VCC
Massa digitale
+ 15 V− 15 V
Ingresso analogico
Massa analogica
M
+ 15 V− 15 V
+ 15 V− 15 V
VS
Trasduttore
VCC
Massa analogica
Massa digitale
+ 5 V
Convertitore A/D
NO!
![Page 46: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/46.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 46
Amplificatore differenziale
+VCC
V1
Vout
VEE
E+V2
+
RC RC
RE
IC1 IC2
IEE
VBE2VBE1
VE
T1 T2
+
−
Vout
V2
V1
V V V V V V V V V V VBE E BE E BE BE d1 2 1 21 2 1 2= + = + ⇒ − = + =;
I I e I eC F E CS
VV
S
VV
BET
CBT= − − −
− −α η η( ) ( )1 1
⇓ (regione attiva)
TVBEV
SeII EFC
1
1
−= α I I eC F ES
VVBE
T2
2
=−
α
2
12
2
1
2
1
21
1
2
1
21
11
11
C
C
EEFCEEF
C
CC
C
C
EEFCEEF
C
CC
EEEE
IIIIII
II
IIIIII
II
III
+=⇒=
+
+=⇒=
+
⇒=+αα
αα
![Page 47: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/47.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 47 Supposti uguali i guadagni di corrente si ha:
II e e
II eC
C
C
C
V VV
VV
VV
BE BET
dT
dT1
2
2
1
1 2
= = ⇒ =− −
⇓
I I
e
I I
eC
F EEC
F EEVV
VV
dT
dT
1 2
1 1
=
+
=
+−
α α
Graficamente
IEEαF
0 VdVT2 VT4 VT6 VT8VT2−VT4−VT6−VT8−
I ,C1 IC2
IC1IC2
V =200mVT8
V V R Iout CC C C1 1= −
V V R Iout CC C C2 2= −
0 VdVT4VT4−
V ,out1 Vout2
Vout1Vout2
VCC
VCC − αF IEE RC
![Page 48: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/48.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 48
Comparatori
Caratteristiche a confronto
Vd2
V out
42−4−
[V]
[mV]
10
− 10
Vd2
V out
42−4−
[V]
[mV]
10
− 10
0
V(1)
V(0)
A = V 100
Modelli di comparatori (∆Vi fino a 15µV e ritardi di 20 200÷ ns):
Fairchild µA710 National LM111 Analog Devices AD604 Harris HA2111
Funzionamento non invertente
Vin4
V out
21−2−
[V]
[mV]
10
−10
33−
V +V Z1 2γ
V +V Z2 1γ( )−
V =V +
−
1
V =V2
V'out
Vout
DZ1
DZ2
R
in R
Funzionamento invertente
Vin4
V out
21−2−
[V]
[mV]
10
−10
33−
V +V Z1 2γ
V +V Z2 1γ( )−
V =V +
−
1
V =V2
V'out
Vout
DZ1
DZ2
in
R R
![Page 49: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/49.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 49
Zero crossing detector
V =V1
V =V =2
V'outVout
D
R
in
0
C
R RLVL
+
−
Clipper
Vin
t
t
t
Vout
VL
t
V(1)
V(0)
V'out
![Page 50: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/50.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 50 Altri circuiti con comparatori
________________________________________________________________________________________________________
+
−
VoutC
Rfiltro passa-basso
V'out+
−
Vin
VR,2 INV
non INV
AND
VR,1 VR,1V >R,2
Vout1
Vout2
V RR R V VR
VV
AA Z, ( )1 =+
−
V RR R V V R
R R VRV
VAA Z Z, ( )2
21 2
=+
− ++
W V V RR R VR R Z= − =
+⋅, ,2 1
21 2
22
)(2
1,21
2
WVV
RRRVV
RRR
V R
ZZAAV
V
R +=+
+
−
+=
VZ
R
VR,2
R
VR,1
+VAA
V
R1
R2
![Page 51: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/51.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 51 Vin
t
t
Vout
V(1)
V(0)
t
Vout
V(1)
V(0)
V'out
t
Vout
V(1)
V(0)
1
2
VR,2
VR,1W
_________________________________________________________________________________________________________________________________
Vin
t
t
Vout
V(1)
V(0)
t
Vout
V(1)
V(0)
V'out
t
Vout
V(1)
V(0)
1
2
1Vin2
Vin
+
−
VoutC
Rfiltro passa-basso
V'out
+
−
Vin1
AND
Vout2
Vout1
Vin2
![Page 52: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/52.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 52
Trigger di Schmitt
Fenomeno del chattering
Vout
t
t
Vin
V ( )1 5= V
V ( )0 5= − V
A = 10 000.
βA > 1
−
+
RVin
VoutR1
R2
+VAA
C
![Page 53: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/53.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 53
V RR R V R
R R Vout AA12
1 21
1 2
+ =+
++
V RR R V R
R R Vout AA12
1 21
1 2
− = −+
++
⇓ V V1 1
− +<
V V RR R V se R V Vout1 1
21 2
2 1 12 0 0+ − + −− =
+⇒ → ⇒ − →
V V RR R V seV la curva di isteresi si pone a cavallo delloAA AA
1 1 1
1 22 0 0+ −−
=+
⇒ =
t
t
Vout
V(1)
V(0)
Vin
V1+
V1−
T
T t
Vout
V(1)
V(0)
Vin
V1−
V1+
Vin
Vout
V(1)
V(0)
Vin
V1−
V1+
![Page 54: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/54.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 54
Trigger di Schmitt realizzato a BJT
T1 interdetto, T2 saturo
≥=
2
,2
21fe
CBC h
III sat
⇓ V V R Iout CC C C sat= − 2 2, (bassa)
____________________________________________________________
Quando
V V V R I Vin E BE E C BEON sat ON+ = + = +
1 2 1, , ,
⇓
V Vout CC≅ (alta)
⇓ ________________________________________________
Quando
V V V R I Vin E BE E C BEON sat ON− = ′ + = +
2 1 2, , ,
⇓
V V R Iout CC C C sat= − 2 2, (bassa) __________________________________________________________________________________________________________________________________
V V V R I IH in in E C Csat sat= − = −+ − ( )
, ,2 1
Vout
VinVin
− Vin+
V(1)=VCC
V(0)=VCC R IC C2 2,sat
+VCC
V
Vout
RE
IC1 IC2
V E
VBE2VBE1
in
T 1 T 2
RC 1
RC 2R >C 1
RC 2
![Page 55: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/55.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 55
Generatori di onda quadra e triangolare (10÷104 Hz)
ZVVV += γ)1(
ZVVV −−= γ)0(
β = +R
R R2
1 2
V V Vd C out= − β
V t e R CCt
( ) = + =−A B τ τ 3
_________________________________________________
V VC out( )0 = − = +β A B
V VC out( )+∞ = = A
_________________________________________________
V t V V eC out outt
( ) ( )= − + −1 β τ
Poichè [ ]τββ 2
T
)1(12T −+−==
eVVV outoutC
dividendo per Vout si trova:
( )1 12+ = − ⇒−β βτeT
+=
−+=
2
121ln2
11ln2T
RR
τββτ
−
+
RA
VoutR1
R2
R3
CVC βVout
B
t
t
VC
V(1)
V(0)
Vout
TV(0)
V(1)
T
Voutβ
Voutβ
![Page 56: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/56.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 56
In generale T T T= +1 2 dove:
−+=
V(1)V(1)V(0)V(1)CR
ββlnT 31
−+=
V(0)V(0)V(1)V(0)CR
ββlnT 42
∫= dtiCv CC1
⇓
iC costante
⇓ v t I
C tCC( ) =
ID
V DS0
[mA]
[V]
V GS [V]
V -Vout C
RS1
V -Vout C
↓↑⇒↑⇒↑⇒ DSGRD IVVIS 11
B
RS1
A
T2
T1
V >B VA
R3
R4
BA
RS2RS1 T1 T2S D D S
BA
![Page 57: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/57.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 57 Utilizzo di un integratore di Miller
RCjZZ
VVA out
V ω1
1
2
1−=−==
CiIRV
== 11
RV
dtdVCdt
dVCi outCC
1=−==
)0(10 1 outt
out VdtVRCV +−= ∫
____________________________________________________________________________________________________________________________________
−
+
R Vout
R1
R2
V1
−
+
R
C
VR
Vt
VS
integratore di Millertrigger di Schmitt
ZVVV(1) += γ ZVVV(0) −−= γ
ic
Z1
Z2
1
![Page 58: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/58.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 58
Hp: 2
0 21TTTVS ==⇒=
I VRCout= V
RR R V
RR R Vt out1
1
1 2
2
1 2= + + +
V IC t K V
R t KCC out
C= + = +
t
t
V1
V(1)
V(0)
Vout
T
t
Vt
Vtmin
Vtmax
T2 T1
t2 t1
2VoutR2
R +1 R2
VR
2VoutR2
R +1 R2
V =S 0
2Vout
R2R1
![Page 59: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/59.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 59
outRtRoutt VRR
VR
RRVVV
RRR
VRR
RtV
1
2
1
21
21
2
21
121 minmin)( −
+=⇒=
++
+=
V tR
R R VR
R R V V VR R
R VRR Vt out R t R out1 1
1
1 2
2
1 2
1 2
1
2
1( ) max max= + − + = ⇒ =
++
∆V V V V RR
V V R RR Vt t t out
t tR= − =
+=
+max min
max min2 22
1
1 2
1
V VT
dVdt
VRC V R
RVRC
Tt t C outout
outmax min−= = ⇒ = ⇒
22 2
2
1
T RC RR= 4 2
1
_____________________________________________________________________________________________________________________________________
V T TS ≠ ⇒ ≠0 1 2
2TVRVVII t
SoutCR ⇒↓⇒
−==
1TVRVVII t
SoutCR ⇒↑⇒
−−== ∗
T V RCV V
RR T V RC
V VRRout
out Sout
out S1
2
12
2
12 2= + = −
21
2
1
221
1
14112
−
=
−+
+=+=
out
SSoutSoutout
VVR
RRCVVVVRRRCVTTT
−=
2
2
1 14 out
SVV
RCRR
f
−===
+ out
SVV
TTT 12
121
1 Kδ
V V V V VS S out S out= ⇒ = = ⇒ = = − ⇒ =0 0 5 0 1δ δ δ,
−
+
R
C
Vt
Vout
V =S 0
IC
VC
![Page 60: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/60.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 60
V.C.O. (Voltage Controlled Oscillator)
![Page 61: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/61.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 61
Ipotesi: V Vout m>
Vm lentamente variabile ⇒P.F.M. (Pulse Frequency Modulation)
V V V V V saleout out m t= ⇒ ′ = − ⇒( )1
V V V V V scendeout out m t= ⇒ ′ = ⇒( )0
2
2
βVT
VRC
out m=
⇓
f V RC Voscout
m= 14β
Amplificatore bifase
mout
moutout
VVRR
RRVVV
−=′⇓=⇓
−=′⇒>
65
5
60
_______________________________________________________________
mout
mmoutout
VVRR
RRVR
RVVV
=′⇓=⇓
++−=′⇒<
65
5
6
5
6 10
t
t
V(1)
V(0)
Vout
T
t
Vt
Vm
V'out
Vm
T2
T2
V =tminVout−β
V =tmaxVoutβ
lentamentevariabile
V'out
−
+
R
Vm
NMOS
6
R4R3
R5
R7R8Vout
A
![Page 62: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/62.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 62
Multivibratori monostabili Funzionamento ___________________________________________________________________________________________________________
Monostabile non risincronizzabile Ipotesi:
V RR R V ( 1)γ <<
+2
1 2
V V VT out> −β γ
t
V(1)
V(0)
Vout
t
VT
T
t
−
+
Vout
R1
R2
VT
R
R
C
CVC D
D
V −
V +
![Page 63: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/63.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 63
t
t
V(1)
V(0)
Vout
T
t
Vt
Vγ
V'out
V(0)
V(1)
R 2R + 1 R 2
V(0)
T'
TR
tempo di recupero_________________________________________________________________________________________________________
R, C = ?
T RC
VVout=
+
−ln1
1
γ
β con β = +R
R R2
1 2
R R V Vout1 212= ⇒ = << ⇒β γ; T RC RC= =ln ,2 0 69
( ) ( ) RCt
ooc eVVVtV−
++−= γ( ) oc VtV β−=
![Page 64: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/64.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 64 Monostabile risincronizzabile
_________________________________
Carica di C:
τ = CR
_________________________________
Scarica di C:
τ = ⋅C rdON
__________________________________
+=
=
−=
1
21ln
11ln
RRRC
RCT β
⇓= 21 RR
T RC= 0 69,
−
+
Vout
R1
R2
Vt
R
CC
+VDD
R3
R
VC
VGG
−=
−RCt
DDC eVV'
1
T
t’
![Page 65: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/65.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 65
Monostabile con NE555
V VCC123=
V VCC213=
V t V eC CCt
RC( ) ( )= −−
∗
1
V T V V eC CC CCT
RC( ) ( )= = −−2
3 1
T RC RC= =ln ,3 1 1
Vout
C
+VCC
R
VC
−
+
+
−VT
R
S
totemQ
Q
pole
NE 555
bistabile
1
2
V2
V1
5kΩ
5kΩ
5kΩ
GND
t
t
V(1)
V(0)
Vout
t
t
VT
VC
V2
V1
VCC
T
*
![Page 66: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/66.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 66
Astabile con NE555
Vout
C
+VCC
R
VC
−
+
+
−
R
S
totemQ
Q
pole
NE 555
bistabile
1
2
V2
V1
5kΩ
5kΩ
5kΩ
GND
A
RB
t
t
V(1)
V(0)
Vout
VC
V2
VCC
T
V1
1 T2T =1 T2
t1 t2
( ) ( )
+−−−=
+−−−= CRR
tVVVCRRtVVVtV CCCCCCCCC )(exp)(exp)(
BA2
BA2
V t V T V T R R C T R CC C( ) ( ) . . . . . . . . . ( ) ln ; ln1 1 1 1 22 2= = ⇒ ⇒ = + =A B B
![Page 67: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/67.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 67
Tecniche di modulazione con portante armonica
Con portante sinusoidale - Modulazione di ampiezza o AM (Amplitude Modulation) - Modulazione di frequenza o FM (Frequency Modulation) - Modulazione di fase o PM (Phase Modulation) Con portante ad impulsi - Modulazione di ampiezza di impulsi o PAM (Pulse Amplitude Modulation) - Modulazione di larghezza di impulsi o PWM (Pulse Width Modulation) - Modulazione di posizione di impulsi o PPM (Pulse Position Modulation) - Modulazione di frequenza di impulsi o PFM (Pulse Frequency Modulation) _______________________________________________________________
Amplificatore stabilizzato a chopper
Modulatore DemodulatoreFiltrop.a. Amplificatore VmAVm V' V''
AMPLIFICATORE STABILIZZATO A CHOPPER
Generatoredi
onda quadra
![Page 68: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/68.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 68
Modulazione PAM
f
V'( )f
f0 f03 f05
VmAVm
Amplificatore
+
stabilizzato a chopper
Filtrop.b.
Filtrop.a.
Amplificatorein
alternata
_____________________________________________________________________________________________________________________________________
Modulatori e demodulatori
V V V V
V V V V
out out m
out out m
= ⇒ ′ =
= ⇒ ′ = −
( )
( )
1
0
V'out
−
+
R
Vm
NMOS
6
R4R3
R5
R7R8Vout
A
![Page 69: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/69.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 69
t
Vm
t
Vout
t
V(1)
V(0)
V'out
t
V''out
T
![Page 70: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/70.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 70
Filtrop.a. Amplificatore VmAVm
V' V''
AMPLIFICATORE STABILIZZATO A CHOPPER
Generatoredi
onda quadra
out out
Vout
ModulatoreDemodulatore
Filtrop.b.
V'''out
_____________________________________________________________________________________________________________________________________
Ricostruzione del segnale modulato:
Ipotesi: Interruttore = JFET a canale n ⇒ V V JFET ON V
V V JFET OFF V V
out out
out out m
= ⇒ = ⇒ ′ ≈
= ⇒ = ⇒ ′ ≈
( )
( )
1 0
0
t
V''out
T1
T2
V-
VI
VII
durante CIout VVVONJFETT =⇒′′′⇒=⇒1
durante CIIout VVVOFFJFETT =⇒′′′⇒=⇒2
VmAV''out
Demodulatore
Filtrop.b.
V'''out
Vout
VC
AV' =out
![Page 71: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/71.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 71
t
Vm
t
Vout
t
V(1)
V(0)
V'out
t
V''out
T
t
V'''out
VmA
![Page 72: Elettronica Applicata II...Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 1 Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) Prof. Ing. L. Masotti Libri di testo Jacob Millman, Arvin Grabel: Microelectronics](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081507/610c300a4fb97707d946b2e0/html5/thumbnails/72.jpg)
Corso di Elettronica Applicata II (N.O.) 72
Modulatore PWM
Ipotesi: Vm varia lentamente rispetto a Vt ;
V Vm>
−==
⇓
−=⇒==
max
maxmin
121
22
2
t
m
mtt
VV
T
VVTVVVV
τδ
τ
t
V(1)
V(0)
Vout
t
Vt Vm,
τ
V
V
V V V V Vm m out m out= ⇒ = = ⇒ = = − ⇒ =0 0 5 0 1δ δ δ, ; ;
−
+
VoutVt
VCO
Vm
Comparatore