Amplificatori a più stadi

7.2. AMPLIFICATORI A PIÙ STADI
Un amplificatore è caratterizzato da una cifra di merito data dal prodotto G.B, guadagno per
larghezza di banda. Se con uno stadio amplificatore singolo non si riesce a raggiungere il valore
desiderato, è necessario ricorrere a più stadi amplificatori accoppiati. L’accoppiamento più
semplice è quello in cascata, in cui l’uscita di uno stadio diventa l’ingresso di quello successivo.
L’uso di più stadi può servire a risolvere anche problemi di adattamento di impedenza.
Quando si accoppiano in cascata due o più stadi, il metodo più semplice è di tipo RC: un
condensatore trasferisce il segnale e taglia i livelli di continua in modo che i vari stadi siano
indipendenti dal punto di vista della polarizzazione. Si può infatti vedere che se i due stadi fossero
accoppiati direttamente la tensione sul collettore del primo transistor dovrebbe essere uguale a
quella sulla base del secondo. Le resistenze di carico e di emettitore del secondo stadio dovrebbero
essere diverse e potrebbero verificarsi varie situazioni, per esempio i due stadi dovrebbero essere
diversi, uno dei transistori lavorerebbe male ecc.
Un altro accoppiamento possibile è quello a
trasformatore. La figura
mostra un
accoppiamento a trasformatore, la successiva
figura mostra sempre un accoppiamento a
trasformatore, ma fra stadi selettivi.
L’accoppiamento di tipo RC produce un
taglio di bassa frequenza, che può essere
desiderato, in quanto per esempio taglia le
derive, ma deve essere evitato se
l’amplificatore è chiamato ad amplificare
anche segnali di bassa frequenza. Se il taglio
di bassa frequenza non è accettabile, si deve
Accoppiamento tipo RC fra stadi
ricorrere agli amplificatori accoppiati in
amplificatori.
continua. In questo caso è necessario
trasferire il segnale preservando la
polarizzazione. Un esempio viene mostrato nella figura, in cui si fa uso di un diodo zener. Il
problema degli amplificatori accoppiati in continua è che amplificano anche le derive,
Accoppiamento a trasformatore fra stadi
amplificatori.
Accoppiamento a trasformatore fra
amplificatori selettivi
interpretandole come segnali. Esistono poi particolari forme di accoppiamento fra due stadi,
costituiti ognuno da un transistore nella stessa connessione o in una connessione diversa. Fra tutte
le coppie possibili sono importanti le coppie CE – CB, la CB – CC e la CE – CE.
La coppia CE – CB, rappresentata in figura, è detta cascode e viene usata soprattutto in alta
frequenza per ottenere un prodotto guadagno – larghezza di banda maggiore di quello ottenibile da
un solo stadio CE.
Accoppiamento in continua fra
stadi amplificatori mediante
diodo zener
Amplificatore cascode
Il transistore superiore ha la base connessa a massa mediante un grosso condensatore. Un’altra
coppia importante (esercizio) è la coppia CC – CB
Fondamentale è poi una coppia CE – CE, che dà origine all’amplificatore differenziale. Si consideri
il circuito di figura, in cui l’uscita è prelevata fra i due collettori. Se il circuito è perfettamente
simmetrico, cosa di facile realizzazione nella tecnologia integrata, l’uscita Vu sarà data da
Vu  g m Rc (V2  V1 ) ,
cioè dipende solo dalla differenza fra i due ingressi.
Tuttavia generalmente non si desidera avere
un’uscita senza un riferimento a massa E’ necessario
allora disporre di un’uscita detta single-ended, presa
tra un collettore e la massa. Si può dimostrare che in
questa situazione
V  V2
Vu  Ac ( 1
)  Ad (V2  V1 )
2
Ac si dice amplificazione di modo comune e Ad
amplificazione di modo differenza. Si desidera che
sia Ad sia molto maggiore di Ac. Questo si può
ottenere con valori molto grandi di. RE, che tuttavia
Amplificatore differenziale.
renderebbero difficile la polarizzazione. Il problema
si supera sostituendo a RE un pozzo di corrente, che
fornisce la corrente di polarizzazione corretta e nello
stesso tempo presenta un’altissima resistenza per il segnale.
L’amplificatore differenziale costituisce lo stadio di ingresso per l’amplificatore operazionale, che
è uno dei “mattoni” elementari di costruzione della moderna elettronica analogica.
Un’altra coppia importante e la cosiddetta coppia Darlington. Il suo scopo è quello di ottenere una
forte amplificazione di corrente e quindi costituisce una specie di transistore a  altissimo. La
figura riporta lo schema che permette di trattare il comportamento per il segnale. Naturalmente la
base del primo transistore va polarizzata.
In formule:
I c  I c1  I c 2  1 I b1   2 I b 2  1 I b1   2 1 I b1  I b1   1  2 I b1