Amplificatori in corrente continua

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lezione
Amplificatori in corrente continua
Tipo di risorsa Tipo: lezione
Materia di appartenenza Materia: I circuiti integrati analogici
Avanzamento Avanzamento: lezione completa al 100%.


Gli amplificatori in corrente continua hanno il compito di elevare il livello di piccole tensioni continue per poterle utilizzare in molte applicazioni; si tenga presente che si annoverano tra le tensioni continue anche particolari segnali che proprio continui non sono, quali ad esempio i segnali provenienti da rivelatori di onde sismiche o da sensori elettromedicali che variano molto lentamente nel tempo e non sono adatti ad essere amplificati da circuiti in corrente alternata.

D’altro canto un amplificatore in corrente continua può, naturalmente, elevare il livello di segnali alternati a frequenze compatibili con il tipo di circuito integrato scelto per la realizzazione dell’amplificatore stesso così come, ad esempio, il circuiti di figura 1 già trattato nelle lezioni precedenti:

figura 1

Il problema più difficile da risolvere per la realizzazione di amplificatori in corrente continua è il contenimento del fuori zero d’uscita che, con la sua presenza, tende a mascherare i segnali che hanno ampiezze comparabili.

Anche se in alcune severe applicazioni i circuiti integrati vengono posti in appositi contenitori controllati in temperatura, per minimizzare le variazioni delle tensioni di fuori zero, in questo studio ci occuperemo di problematiche molto più semplici quali, ad esempio, l’amplificazione di segnali in corrente continua che variano in ampiezza in un campo compreso tra

Uno tra gli innumerevoli microcircuiti in grado di amplificare segnali continui in questa gamma di valori è l’integrato OP 07A che, oltre ad avere basso valore di tensione di fuori zero d’ingresso è dotato di circuito di compensazione così come mostrato in figura 2 dove la differenza con l’amplificatore di figura 1 consiste nell’aggiunta del potenziometro P1 , negli appositi terminali, per la riduzione del fuori zero

figura 2


Un esempio di calcolo per l’impiego del circuito indicato, per il dimensionamento dei componenti e per esaminare le limitazioni imposte all’integrato, può essere il seguente:


Esempio di progetto di un amplificatore in c.c[modifica]

Con riferimento allo schema elettrico di figura 2 impostiamo un caratteristico progetto:

Dati di progetto richiesti

Segnale minimo d’ingresso

Segnale massimo d’ingresso

Guadagno richiesto

Dinamica richiesta =

Resistenza di carico =

Tensione massima di fuori zero d’uscita =

Temperatura ambiente °


Dimensionamento della rete di controreazione

Per si assume un valore tale da non costituire un carico rilevante per l’integrato, ad esempio:

Per , volendo un guadagno di volte, sarà:

e quindi


Verifica del valore di Amin

Il dati di progetto impongono un decremento massimo del guadagno pari al ; dal grafico di figura 3, già utilizzato nelle lezioni precedenti, si osserva che per questa tolleranza il rapporto è

figura 3


dal quale si calcola

Valore ampiamente compreso nei dati caratteristici dell’OP07A che indicano per un valore minimo di circa


Calcolo della resistenza R3

Per ridurre al massimo le variazioni delle tensioni di fuori zero d’ingresso è opportuno che il valore di sia uguale al parallelo tra perciò:

Calcolo del fuori zero d’ingresso dovuto alla corrente che fluisce da +i

Le caratteristiche dell’ OP07A indicano in massimi la corrente che fluisce dall’ingresso +i per fuori zero e per polarizzazione, entrambe circolanti in , queste correnti provocano una tensione di fuori zero su pari a :


Calcolo della tensione di fuori zero d’uscita

Il limite imposto dal progetto prevede un fuori zero massimo d’uscita di ad una temperatura ambiente di °c.

Il foglio delle caratteristiche dell’ OP07A indica in massimi il fuori zero d’ingresso, valore che, con il fuori zero nell’ipotesi di non impiegare il circuito di compensazione formato da , verrebbe a trovarsi all’uscita moltiplicato per il guadagno dello stadio:

questo livello di fuori zero non sarebbe compatibile con il dato di progetto di

Le caratteristiche dell’OP07A indicano la possibilità di correzione del fuori zero d’uscita di mediante un potenziometro del valore di , collegato tra i terminali 1 ed 8, pertanto il valore dei di fuori zero può essere variato da:

a

con il raggiungimento e il superamento dell’obiettivo richiesto dal progetto.


Controllo della dinamica

Il progetto prevede una dinamica di su di un carico di ; le caratteristiche dell’integrato garantiscono una dinamica di su di un carico di per tensione d’alimentazione di , queste prestazioni soddisfano il dato richiesto dal progetto.

Note[modifica]