AMPLIFICATORI OPERAZIONALI: applicazioni non lineari con ... · applicazioni non lineari con uso di diodi e transistor. Elettronica applicata Applicazioni non lineari degli Amplificatori

Elettronica Applicataa.a. 2015/2016

www.uscndlab.dinfo.unifi.it

Applicazioni non lineari degli Amplificatori Operazionali

Elettronica applicata

AMPLIFICATORI OPERAZIONALI:

applicazioni non lineari con uso di diodi e transistor

Elettronica applicata Applicazioni non lineari degli Amplificatori Operazionali



Chi contattare:Ing. Simona Granchi email: simona.granchiatunifi.it

FONTI:1. J.Millman, C.C. Halkias, “Integrated Electronics”2. J. Millman, A. Grabel, “Microelectronics”3. C. J. Jager, “Microelettronica”


V1 (+) (‐) V2

+Vcc

‐VEE

Ic1 Ic2Rc Rc

Rc

Vd=V1-V2

TVdVC

TVdVC

e

IIe

II

1

10

2

01

TRANSCARATTERISTICHE

Zona a funzionamento

lineare

Zona a funzionamento NON lineare

Vd

Vcc

4VT‐4VT

‐VEE

AMPLIFICATORE DIFFERENZIALE


Vd

Ic

TRANSCARATTERISTICA

I0/2

I0

2VT 4VT‐4VT ‐2VT

8 VT 200mV

Retta con pendenzaTV

I4

0

021

01

4

dVBEVBEVT

mdd

C

VI

gdVdI

Differenziando la grandezza di uscita IC1, rispetto a Vd si ha:

Transconduttanza

Considerazioni sulla Transcaratteristica

1. Amp. Diff è un buon Limitatore di tensione IC1 ha incrementi trascurabili

2. gmd varia da zero fino ad un massimo di per poi ritornare a zero.

3. La transcaratteristica è lineare per valori di Vd molto piccoli:

Td VVper 4

TVI

40

TV2




Vd

I0/2

I0

2VT 4VT‐4VT ‐2VT

8 VT 200mV


I concetti per l’analisi dei circuiti visti finora (massa/corto circuito virtuale) valgono nella zona di funzionamento lineare ad ALTO GUADAGNO di AO.

Nella zona della transcaratteristica NON LINEARE (|Vd| >4VT) , zona di saturazione, in cui idealmente l’uscita di tensione al massimo è pari a quella di alimentazione (CHE NON è OVVIAMENTE SUPERABILE!!!), tale principii non sono applicabili



1. FUNZIONAMENTO a COMPARATORE

+

‐+

Vout

VR

Vi

Vd

TRANSCARATTERISTICA

‐VEE

Vd = Vi ‐ VRVcc= +VEE = VS

Ris

RisVVseVVVseV

V0

Transcaratteristica non lineare

Un A.O ( ad anello aperto) , costituito da Ampl.Diff con in cascata stadi ad elevato guadagno può essere impiegato per la realizzazione di questa configurazione.


Vi

tVout

t

Vcc Vout VR

‐VS

VS


2. DIODO di PRECISIONE ( Diodo ideale)

V

I

I0 1A

TRANSCARATTERISTICA di un DIODO

Silicio

GermanioconeII TV

V

21

)1(0

VT = 26 mV a 300 °K

Raddrizzatore a singola semionda

V

I

Vi RL V0

Raddrizzatore a singola semionda con semplice diodo

V

Rappresentazione lineare a tratti ideale

Caratteristica comparabile con un “interruttore” o raddrizzatore a semplice semionda




t

Vi

Raddrizzatore a singola semionda con semplice diodo

Vi RL V0

t

V0

Vmax

Vmax - V

t

Vi

V

t

V0

Se Vi < V tVV 00




+

‐

‐VEE

Vi

VCC

RLV0

A*=Ad>105 )200000741( A

D conduce se:

D

VVV 0'

Quindi:

VVAVVAV id 00 )(

AV

AVV

AV

AV

Vi

11000

1

'00

VVVA

VVi

Essendo dunque A molto elevata si avrà un V’ molto piccolo consentendo di:1. Raddrizzare segnali al di sotto della soglia di

conduzione del diodo2. Avere segnali raddrizzati in uscita più “precisi”

Si tenga conto del doppio regime difunzionamento di AO. Quando D conduce ,siha un funzionamento di AO a catena chiusae il suo guadagno è circa unitario. Quandoinvece D non conduce AO lavora a catenaaperta (come un comparatore), con elevatoguadagno A. Grazie proprio a questo fatto latensione di soglia del diodo è fortementeridotta.

V’


apertacatenaaguadagno*


3. Raddrizzatore a singola semiondaApplicazione del Diodo di Precisione

t

Vi

t

V00.1 iVSe

Vmax

V’max

D1 interdetto e D2 conduce

+

‐

‐VEE

Vi

VCC

V0D1

V’

R

IR

D2

R’

Per il principio di massa virtuale si ha:

0'V 00 V



3. Raddrizzatore a singola semiondaApplicazione del Diodo di Precisione

0.2 iVSe

Amplificatore Invertente :

iVRRV '

0

D1 conduce e D2 interdetto

V0

Vi

TRANSCARATTERISTICA+

‐

‐VEE

Vi

VCC

V0

V’

R

R’



4. Raddrizzatore a Doppia semiondaApplicazione del Diodo di Precisione

t

Vi

t

V0

Vmax

V*

+

‐

‐VEE

Vi VCC

V0

D1R1

Ii

D2

R R

+

‐‐VEE

VCC

R

V’

R

V0

Vi

TRANSCARATTERISTICA




0.1 iVSe

D1 conduce e D2 interdetto

VVVI A 00 ** (massa virtuale)

Essendo:

ViRRVVV PP1

'

ViRRV

RRV P

10


+

‐

‐VEE

VCC

V0

R1

R

AVA

R

VP +

‐‐VEE

VCC

R

V*

R



0.2 iVSe

D1interdetto e D2 conduce

0'2

'01

* RV

RV

RV

III ii

(massa virtuale)Si tenga conto che : '2 VV

ViRRV 0

Vi+

‐

‐VEE

VCC

V0

R1

R

R

V’=V* +

‐‐VEE

VCC

R

Ii

R V2

I*

I

P

Al nodo P:

iVRRV13

2'

132'

RV

RVI i

)3

(32'

1120 R

VRV

RRRIVRIVV i

i


A1 A2


5. Amplificatore logaritmico

Ricordiamo:Amplificatore lineare: V0= A Vi

Amplificatore logaritmico: V0=a ln (bVi+c)

TVfV

TVfV

f eIeII 00 1

0lnln IIVV fff

+

‐

‐ VEE

VCC

V0

R

IS

If

Vf

D1

VS

Vi

Alta impedenza di ingresso

RV

II SSf (massa virtuale)

+

‐

00 lnln IIVVV fTf

)ln(ln 00 IR

VVV S

T

Dipendenza da T



5. Amplificatore logaritmicoSchema Compensato a Diodi

+

‐

‐VEE

VCC

D

V0

Vf1

VS

+

‐

R Vf2

I

V+

‐

‐VEE

VCC

RT R1 R’

V’0

D2

D1

Generatore di corrente stabilizzato in temperatura



5. Amplificatore logaritmicoSchema Compensato a Diodi

+

‐

‐VEE

VCC

D

V0

Vf1

VS

+

‐

R Vf2

I

V+

‐

‐VEE

VCC

RT R1 R’

V’0

D2

D1

0020 lnlnlnln IIVIR

VVVVV T

STf

RIV

VR

VIV S

TS

T lnlnln

RIV

RRRV

RRRVV S

TT

Tln'1'1

11

'0

TT VTseKTV

11600

TRancheTsema (RT è un PTC)

Compensazione locale di VT al variare della temperatura

Compensazione di I0



5. Compensazione termica con Termistori


Termistori : semiconduttori in silicio.Questi componenti hanno caratteristica esponenziale, tuttavia si può supporre di considerare il termistorein un intervallo di temperature il cui andamento sia approssimabile a quello lineare.

Due tipi di termistore: gliNTC e i PTC, che si differenziano proprioper il loro andamento in base alla temperatura. NTC: caratteristica esponenziale decrescente PTC: aumenta la loro resistenza all’aumentare della temperatura sono utilizzati come circuiti di protezione e diodi in grado di autoripristinarsi.

Per linearizzare il termistore (cioè approssimare la curva con una retta) possiamo restringere il range di temperature in cui il circuito dovrà operare. La scelta dell’intervallo di temperature non interesserà quelle estreme, ma si aggirerà su una decina di gradi intorno a quella ambiente.

Andamento della resistenza di NTC


5. Amplificatore logaritmicoSchema a Transistors

+

‐

‐ VEE

VCC

V0

R1

iC

T lavora in zona attiva

TVBEV

CS

STVBEV

CSS

C eIR

VeI

RV

i 11

Dipendente da : larghezza di base, concentrazione dei portatori minoritari all’equilibrio, ecc..

ECB iiiSe 0(funzionamento a Diodo)

TVBEV

CSC eIi

CS

STBE IR

VVVV

10 ln

Maggiore dinamica e indipendenza da



5. Amplificatore logaritmicoSchema Compensato a Transistors

VR

+

‐

‐VEE

VCC

V’

Vf1

VS

R1

VBE1

+

‐

‐VEE

VCC

R2

T1 T2

VBE2

R3

R4

V




Hp1: 021 BB ii

Hp2: 21 CSCS II T1 e T2 uguali

TVBEV

CSC eII

CS

CTBE

CS

CTBE

TVBEV

CSC

TVBEV

CSC

II

VV

II

VV

eII

eII

22

11

2

2

1

1

ln

ln

1

212112

ln)ln(lnC

CT

CS

C

CS

CTBEBEBE I

IV

II

II

VVVVV Eliminata la dipendenza da ICS




+

‐

‐VEE

VCC

D

V’

Vf1

VS

R1

VBE1

+

‐

‐VEE

VCC

R2

T1 T2

VBE2

R3

R4

VR

V

Dato che T1 e T2 sono entrambi in zona attiva

01212 BEBEBEBE VVVVV

22 R

VIVV RCR

Inoltre1

1 RV

I sC

)ln(ln1

21

2 R

ST

S

RT V

VRRV

VR

RVVV

)ln()1()1(1

2

4

3

4

30

R

ST V

VRR

RR

VRR

VV Posso compensare le variazioni di VTponendo al posto di R3 un NTC (negative temperature coefficient)




P1 : Bilanciamento Quando Vs=0 ; si impone V 0 P2 : azzeramento dell’uscita Varia il guadagno del 2° stadio non invertente ed imposta: V0=0 quando Vs= 5V

Dinamica:[2mV, 20V]‐Se Vs <2mV, correnti comparabili con ibias e non si ha più dipendenza logaritmica tra ingresso e uscita‐ Se Vs >20 V , le elevate correnti determinano cadute di tensioni sulla resistenza base collettore tale da allontanare il circuito da una regione di funzionamento di tipo logaritmico



1 A lifi t i l1. Amplificatore esponenziale

TVfV

f eII 0Utilizzabile per espandere una dinamica compressa

R

f 0

TVsV

eRIRIV

Sf VV

‐

‐ VEE

D1

Vf

Tf eRIRIV

00

NOTA1 : RIN molto bassa

+V0

If

VS

+


NOTA2: Io, , VT dipendono da T

VCC

S‐

Per gli stessi motivi visti per l’amplificatore logaritmico si utilizza un transistor alposto del DIODO e si implementano soluzioni simili per la compensazione intemperatura




Utilizzabile per espandere una dinamica compressa

Ric

VBEV

‐

‐ VEE SBE VV

T

TVCSC eIi

ECB iiiSe 0(f i t Di d )

+V0

VS

+

(funzionamento a Diodo) VBE

VCC

S‐

T

s

T

BEVV

CSV

V

CSC eRIeRIRiV 0


1 A lifi t i l


1. Amplificatore esponenzialeCompensato a Transistor

+V R1I+VR R1

R2 T1T2

IC1

IC2

‐VEE

VS

VBE1

‐VBE2

‐VEE

+

‐+

+VCC

R4

+15 V-V

VCC

CC

R3

+15 VV0

15 V


-15 VApplicazioni non lineari degli Amplificatori

Operazionali

1 A lifi t i l


1. Amplificatore esponenzialeCompensato a Transistor

+VR R1I

CS

CTBE I

IVV lnSappiamo:

‐VEE

+VR

VS

1

VBE1

‐

R2 T1T2

VBE2‐VEE

IC1

IC2

2

1

210 V

RVI

VVV

RC

BEBE+

‐VEE

VCC

+

‐

+VCC

R4

+15 V-V

V0

1

02

1

RV

IC

VCCR3

-15 V

0

essendo:43

3

RRR

VV S Si ha: )ln()ln(

1

20

0

1

243

3

RR

VV

VVR

RVV

RRR

VVR

TR

TS

433

1

2

0

RRR

TVsV

R eRR

VV

433

2

10

RRR

TVsV

R eRRVV

Indipendenza da Ics e compensazione della variazione di VT con termistori


T



Esempi di di moltiplicatore e divisore analogici con Amplificatori logaritmici ed esponenzialip g p

Sommatore non invertente a guadagnoR

V AL1 V invertente a guadagno unitario

+

VS1 AL1

‐VEE

V01

’+

‐

R

AE V’0

+VV

V0=V’S

RR

VS2 AL2 +VCCV02

AL1, AL2 : Amplificatori logaritmiciAE: Amplificatore esponenziale


M lti li t L it i


Esempio di applicazione degli amplificatori logaritmici ed esponenziali

Moltiplicatore Logaritmico

RVS1 AL1

‐VEE

V01

In uscita a AL1 e AL2:

12101 ln SVKKV +

‐

R

RVS2 AL2

AE V’0

+VCCV02

V0=V’S 22102 ln SVKKV

T RRR

VK3

431

RR

RVRRK

Rcon

1

22

3

I it l tIn uscita al sommatore:

212212211210 lnlnln SSSS VVKKVKKVKKV

)2(ln1 VVKIn uscita a AE: 212)21

22(ln

20

1SS

SVSVK VVKeK

V



Esempio di applicazione degli amplificatori logaritmici ed

Moltiplicatore Analogico con Amplificatore logaritmico ed esponenziali


Moltiplicatore Divisore

Amplificatore logaritmico

Amplificatore esponenzialeAmplificatore sommatore Amplificatore di differenze


Amplificatore esponenziale


2 Active Peak Detector


2. Active Peak DetectorApplicazione del Diodo di Precisione

CROUT OUT(senza carico)

'00

VVVA

VVSe i

l’AO satura positivamente, mandando D in conduzioneC si carica fino a VPn e la differenza ai capi di AO si riduce in quantoVi=V0, AO entra in regione lineare e V’ ( dalla saturazione positiva)

A inizia diminuire e D ad un certo punto si interdice. C non si carica più.

''0 VVVVVSe Pni l’AO satura negativamente e D interdetto , impedendo al C di scaricarsi,

attraverso l’uscita dell’AO e C mantiene la sua carica e V0=VPi


attraverso l uscita dellAO e C mantiene la sua carica e V0 VPi





‐VEE C+

Effetti di carico: dipende anche da RL

CRR LOUT )(+

‐

VEE C V0D

V’

RL

PROBLEMA 1: Il carico assorbe+Vi

VCC

V’

ROUT

CVVPer ' D è interdetto

PROBLEMA 1: Il carico assorbe corrente dal condensatore

PROBLEMA 2: C

VCC

+VC

EEVVVV 'SOLUZIONE 1

‐

‐VEE C

V0D

+

RL

+

‐

‐V

saturazione

Vi

+

VCC

V’

ROUT

‐VEE

Inseguitore di tensione che disaccoppia il condensatore dal carico impedendo che il carico assorba da esso corrente e lo scarichi

Elettronica applicata variando il livello di picco “memorizzato” carico assorba da esso corrente e lo scarichi





SOLUZIONE 2SOLUZIONE 2

EECi VVVVPer '

D1 conduce 0' VV





Esempio di applicazione: Rivelatore di inviluppo di segnale AMEsempio di applicazione: Rivelatore di inviluppo di segnale AM

D1AOP

AM+

OUT

U1

+

U2

out

Se vogliamo rivelare l’inviluppo diun segnale AM, basta inserire, neli i d l i l di iD1N914

CR

-

-

OUT

RL

0

circuito del rivelatore di picco, unaresistenza in parallelo alcondensatore per fare in modo cheesso possa anche scaricarsi ; inqueste condizioni il circuito è in

0

100n 2.2k

0

0grado di seguire il picco del segnaledi ingresso anche in discesa

10VLa costante di va scelta in modo che essa sia:

CR

0V

che essa sia:‐ decisamente più grande del periodo del

segnale portante Tc, affinché il condensatore non si scarichi eccessivamente tra un picco e l’altro del segnale portante

0s 1.0ms 2.0ms 3.0ms 4.0ms 5.0msV(AM) V(out)

-10V

‐ sensibilmente più piccola del periodo del segnale modulante Tm, affinché il condensatore possa seguire le evoluzioni del segnale modulante.

Deve essere: TmCRTc f


TimemCcf


3 Limitatore di Precisione


3. Limitatore di PrecisioneApplicazione del Diodo di Precisione

Vi‐VEE V0

DRL

R Vd

t+

‐ D

V’

IR

VR

V0Vi

VCC

+VR

VR

t

VR


0.1 RRRi IeVVVVSe

RVV

RRRi

0.2 RRRi IeVVVVSe



3 Limitatore di Precisione3. Limitatore di PrecisioneApplicazione del Diodo di Precisione

RVV .2

+

‐

‐VEE V0

D

V’

RLR Vd

IR

RVV .2

0'' VVVVV DCC D conduce (Inseguitore

AVVV )('+Vi

VCC

V+

VRdi tensione)AVVV )('

AVVVR

'0

RVV .1Ma come già visto parlando del diodo di precisione:

VVVVVVV R

0

00 ' 0'' VVVVV DEE D interdetto

Lio

RVVV

AVVVVV R 00

AV

VA

VVA

VA

VV RR

11000

Lio RR

VVV

RVV 0



4. Tosatori asimmetriciR2 Vi

‐VEE

DV

‐R1

IR

Vi Se R1=R2

+Vi

V

V0

V

VCC

Se D è interdetto ViRV 20 D è interdetto se : 00 0 VperchéViSe D è interdetto Vi

RV

10 D è interdetto se : 0i

D conduce se : VV 0 VViRR

1

2 D conduce se : VRRVi

2

1



4. Tosatori asimmetrici( con Diodo Zener)

Se il ramo A‐B è un circuito è aperto

Configurazione invertenteD

R2

DZ Configurazione invertente

ViRRV

1

20

‐‐VEE

R1

A B

A‐B è un circuito è aperto VVVSe Z0

)(12 VVRVVVVR

+Vi

V0

IR

)(21

VVR

VVVVR ZiZi

U it i tit

i

VCC

Uscita invertita

)(1 VVRRVSe Zi Uscita tosata a )(0 VVV Z

2RElettronica applicata Applicazioni non lineari degli Amplificatori

Operazionali



TRANSCARATTERISTICATRANSCARATTERISTICAVi

TRANSCARATTERISTICATRANSCARATTERISTICAV0

)( VVVVS

Vi

)( VVV ZT

R i

V

Vi)(2

1VV

RRV zS

‐VEE

D

R1

R2

DZ

A B

+

‐

Vi

V0

1

IR


VCC



4. Tosatori simmetrici( con Diodi Zener Simmetrico)


ViRRV

1

20 DZ2

R2

DZ1A B R1

A‐B è un circuito è aperto

21012 VVVVVSe ZZ‐

‐VEE

R1

A BVZ1 VZ2

)()( 122

121

2

1 VV

RRVVV

RRSe ZiZ

V0+V

IR

ViRRV

1

20

Vi

VCC

Uscita tosata)()(

)(

120121

210212

1

VVVVVRRVSe

VVVVVRRVSe

ZZi

ZZi

)()( 120122

R ZZi



4. Tosatori( con Diodi Zener Simmetrico)

Vi

VT

TRANSCARATTERISTICATRANSCARATTERISTICA

V0 T

Vo

VZ+V

VT

-VT

oVi

-VZ-V

-VTT

RVZ+V

V V

‐VEE

DZ2

R1

R2

DZ1

A BVZ1 VZ2

)(1

2VV

RRV ZT

ZZZ VVVeVVVSe 2121

-VZ-V

V0+

‐

Vi

VCC

1

IR



5. Clamper di precisioneVV0

‐VEE DC

ViVp

+

‐Vi

‐ +

V’

VCCVo

V’

2Vp

Vppi VV C inizia a caricarsi fino a quando

00'0 0 VONDeVVPer i

D OFFC scarico

D ONC si

D OFFC carico

p

OFFDVVV EE '0Da qui in poi AO resta aperto C non può scaricarsi pi VVV 0

Elettronica applicatacaricaC non può scaricarsi



FINE




AMPLIFICATORI OPERAZIONALI:li i i li i applicazioni non lineari

applicazioni con diodi e transistor-2-applicazioni con diodi e transistor 2


AO applicazioni con diodi e transistor ‐2‐ 1Elettronica applicata


Chi contattare:Ing. Simona Granchi email: [email protected]. Simona Granchi email: [email protected]

FONTI:1. J.Millman, C.C. Halkias, “Integrated Electronics”2. J. Millman, A. Grabel, “Microelectronics”3. C. J. Jager, “Microelettronica”


Elettronica applicata 2AO applicazioni con diodi e transistor ‐2‐



TVfV

f eII 0Utilizzabile per espandere una dinamica compressa

R

f 0

TVsV

eRIRIV

Sf VV

‐

‐ VEE

D1

Vf

Tf eRIRIV

00


+V0

If

VS

+


NOTA2: Io, , VT dipendono da T

VCC

S‐

Per gli stessi motivi visti per l’amplificatore logaritmico si utilizza un transistor alposto del DIODO e si implementano soluzioni simili per la compensazione intemperatura




Utilizzabile per espandere una dinamica compressa

Ric

VBEV

‐

‐ VEE SBE VV

T

TVCSC eIi

ECB iiiSe 0(f i t Di d )

+V0

VS

+

(funzionamento a Diodo) VBE

VCC

S‐

T

s

T

BEVV

CSV

V

CSC eRIeRIRiV 0


1 A lifi t i l


1. Amplificatore esponenziale Compensato a Transistor

+V R1I+VR R1

R2 T1T2

IC1

IC2

‐VEE

VS

VBE1

‐VBE2

‐VEE

+

‐+

+VCC

R4

+15 V-V

VCC

CC

R3

+15 VV0

15 V


-15 V

1 A lifi t i l


1. Amplificatore esponenziale Compensato a Transistor

+VR R1I

CS

CTBE I

IVV lnSappiamo:

‐VEE

+VR

VS

1

VBE1

‐

R2 T1T2

VBE2‐VEE

IC1

IC2

2

1

210 V

RVI

VVV

RC

BEBE+

‐VEE

VCC

+

‐

+VCC

R4

+15 V-V

V0

1

02

1

RV

IC

VCCR3

-15 V

0

essendo:43

3

RRR

VV S Si ha: )ln()ln(

1

20

0

1

243

3

RR

VV

VVR

RVV

RRR

VVR

TR

TS

433

1

2

0

RRR

TVsV

R eRR

VV

433

2

10

RRR

TVsV

R eRRVV

Indipendenza da Ics e compensazione della variazione di VT con termistori


T


Esempi di di moltiplicatore e divisore analogici con Amplificatori logaritmici ed esponenzialip g p

Sommatore non invertente a guadagnoR

V AL1 V invertente a guadagno unitario

+

VS1 AL1

‐VEE

V01

’+

‐

R

AE V’0

+VV

V0=V’S

RR

VS2 AL2 +VCCV02

AL1, AL2 : Amplificatori logaritmiciAE: Amplificatore esponenziale


M lti li t L it i



Moltiplicatore Logaritmico

RVS1 AL1

‐VEE

V01

In uscita a AL1 e AL2:

12101 ln SVKKV +

‐

R

RVS2 AL2

AE V’0

+VCCV02

V0=V’S 22102 ln SVKKV

T RRR

VK3

431

RR

RVRRK

Rcon

1

22

3

I it l tIn uscita al sommatore:

212212211210 lnlnln SSSS VVKKVKKVKKV

)2(ln1 VVKIn uscita a AE: 212)21

22(ln

20

1SS

SVSVK VVKeK

V



Esempio di applicazione degli amplificatori logaritmici ed

Moltiplicatore Analogico con Amplificatore logaritmico ed esponenziali


Moltiplicatore Divisore


Amplificatore esponenzialeAmplificatore sommatore Amplificatore di differenze


Amplificatore esponenziale





CROUT OUT(senza carico)

'00

VVVA

VVSe i

l’AO satura positivamente, mandando D in conduzioneC si carica fino a VPn e la differenza ai capi di AO si riduce in quantoVi=V0, AO entra in regione lineare e V’ ( dalla saturazione positiva)

A inizia diminuire e D ad un certo punto si interdice. C non si carica più.

''0 VVVVVSe Pni l’AO satura negativamente e D interdetto , impedendo al C di scaricarsi,

attraverso l’uscita dell’AO e C mantiene la sua carica e V0=VPi


attraverso l uscita dellAO e C mantiene la sua carica e V0 VPi




‐VEE C+

Effetti di carico: dipende anche da RL

CRR LOUT )(+

‐

VEE C V0D

V’

RL

PROBLEMA 1: Il carico assorbe+Vi

VCC

V’

ROUT

CVVPer ' D è interdetto

PROBLEMA 1: Il carico assorbe corrente dal condensatore

PROBLEMA 2: C

VCC

+VC

EEVVVV 'SOLUZIONE 1

‐

‐VEE C

V0D

+

RL

+

‐

‐V

saturazione

Vi

+

VCC

V’

ROUT

‐VEE

Inseguitore di tensione che disaccoppia il condensatore dal carico impedendo che il carico assorba da esso corrente e lo scarichi


carico assorba da esso corrente e lo scarichi variando il livello di picco “memorizzato”




SOLUZIONE 2SOLUZIONE 2

EECi VVVVPer '

D1 conduce 0' VV





Esempio di applicazione: Rivelatore di inviluppo di segnale AMEsempio di applicazione: Rivelatore di inviluppo di segnale AM

D1AOP

AM+

OUT

U1

+

U2

out

Se vogliamo rivelare l’inviluppo diun segnale AM, basta inserire, neli i d l i l di iD1N914

CR

-

-

OUT

RL

0

circuito del rivelatore di picco, unaresistenza in parallelo alcondensatore per fare in modo cheesso possa anche scaricarsi ; inqueste condizioni il circuito è in

0

100n 2.2k

0

0grado di seguire il picco del segnaledi ingresso anche in discesa

10VLa costante di va scelta in modo che essa sia:

CR

0V

che essa sia:‐ decisamente più grande del periodo del

segnale portante Tc, affinché il condensatore non si scarichi eccessivamente tra un picco e l’altro del segnale portante

0s 1.0ms 2.0ms 3.0ms 4.0ms 5.0msV(AM) V(out)

-10V

‐ sensibilmente più piccola del periodo del segnale modulante Tm, affinché il condensatore possa seguire le evoluzioni del segnale modulante.

Deve essere: TmCRTc f


TimemCcf

3 Limitatore di Precisione


3. Limitatore di PrecisioneApplicazione del Diodo di Precisione

Vi‐VEE V0

DRL

R Vd

t+

‐ D

V’

IR

VR

V0Vi

VCC

+VR

VR

t

VR


0.1 RRRi IeVVVVSe

RVV

RRRi

0.2 RRRi IeVVVVSe



3 Limitatore di Precisione3. Limitatore di PrecisioneApplicazione del Diodo di Precisione

RVV .2

+

‐

‐VEE V0

D

V’

RLR Vd

IR

RVV .2

0'' VVVVV DCC D conduce (Inseguitore

AVVV )('+Vi

VCC

V+

VRdi tensione)AVVV )('

AVVVR

'0

RVV .1Ma come già visto parlando del diodo di precisione:

VVVVVVV R

0

00 ' 0'' VVVVV DEE D interdetto

Lio

RVVV

AVVVVV R 00

AV

VA

VVA

VA

VV RR

11000

Lio RR

VVV

RVV 0



4. Tosatori asimmetriciR2 Vi

‐VEE

DV

‐R1

IR

Vi Se R1=R2

+Vi

V

V0

V

VCC

Se D è interdetto ViRV 20 D è interdetto se : 00 0 VperchéViSe D è interdetto Vi

RV

10 D è interdetto se : 0i

D conduce se : VV 0 VViRR

1

2 D conduce se : VRRVi

2

1


16

AO applicazioni con diodi e transistor ‐2‐




Configurazione invertenteD

R2

DZ Configurazione invertente

ViRRV

1

20

‐‐VEE

R1

A B

A‐B è un circuito è aperto VVVSe Z0

)(12 VVRVVVVR

+Vi

V0

IR

)(21

VVR

VVVVR ZiZi

U it i tit

i

VCC

Uscita invertita

)(1 VVRRVSe Zi Uscita tosata a )(0 VVV Z

17


2RElettronica applicata



TRANSCARATTERISTICATRANSCARATTERISTICAVi

TRANSCARATTERISTICATRANSCARATTERISTICAV0

)( VVVVS

Vi

)( VVV ZT

R i

V

Vi)(2

1VV

RRV zS

‐VEE

D

R1

R2

DZ

A B

+

‐

Vi

V

V0

1

IR


18


VCC


4. Tosatori simmetrici( con Diodi Zener Simmetrico)


ViRRV

1

20 DZ2

R2

DZ1A B R1

A‐B è un circuito è aperto

21012 VVVVVSe ZZ‐

‐VEE

R1

A BVZ1 VZ2

)()( 122

121

2

1 VV

RRVVV

RRSe ZiZ

V0+V

IR

ViRRV

1

20

Vi

VCC

Uscita tosata)()(

)(

120121

210212

1

VVVVVRRVSe

VVVVVRRVSe

ZZi

ZZi

19


)()( 120122

R ZZi



4. Tosatori( con Diodi Zener Simmetrico)

Vi

VT

TRANSCARATTERISTICATRANSCARATTERISTICA

V0 T

Vo

VZ+V

VT

-VT

oVi

-VZ-V

-VTT

RVZ+V

V V

‐VEE

DZ2

R1

R2

DZ1

A BVZ1 VZ2

)(1

2VV

RRV ZT

ZZZ VVVeVVVSe 2121

-VZ-V

V0+

‐

Vi

VCC

1

IR


20



5. Clamper di precisioneVV0

‐VEE DC

ViVp

+

‐Vi

‐ +

V’

VCCVo

V’

2Vp

Vppi VV C inizia a caricarsi fino a quando

00'0 0 VONDeVVPer i

D OFFC scarico

D ONC si

D OFFC carico

p

OFFDVVV EE '0Da qui in poi AO resta aperto C non può scaricarsi pi VVV 0

Elettronica applicata 21AO applicazioni con diodi e transistor ‐2‐caricaC non può scaricarsi


FINE



Documents

AMPLIFICATORI OPERAZIONALI: applicazioni non lineari con ... · applicazioni non lineari con uso di diodi e transistor. Elettronica applicata Applicazioni non lineari degli Amplificatori