Retroazione - Università degli Studi di Roma "Tor Vergata"
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Università degli Studi di Roma Tor Vergata Dipartimento di Ing. Elettronica corso di ELETTRONICA APPLICATA Prof. Franco Giannini Retroazione 1 PROCEDIMENTO PER IL CIRCUITO DELL’AMPLIFICATORE Si identifica il tipo di reazione (corrente tensione parallelo serie) Si determina il circuito dell’amplificatore senza reazione ma comprendente il carico introdotto dalla rete di reazione: CIRCUITO D’INGRESSO CIRCUITO D’USCITA Si cortocircuita l’uscita VL se si ha reazione di tensione in uscita (parallelo) Si cortocircuita ingresso Vi se si ha reazione corrente in ingresso (parallelo) Si apre la maglia di uscita con reazione di di corrente (serie) in uscita Si apre la maglia di ingresso con reazione di tensione (serie) in ingresso Si disegna il circuito equivalente dell’amplificatore senza reazione ma tenendo in conto il carico, adottando come circuito d’ingresso dell’amplificatore il modello del generatore secondo Thevenin (Norton) a seconda dell’ingresso: con reazione serie (parallelo e considerando la resistenza interna del generatore come parte integrante dell’amplificatore). Si ricavano i parametri dell’amplificatore non retroazionato. Tramite la schematizzazione a blocchi si ricavano i valori retroazionati. A cura dell’ Ing. Antonio Nanni 2 I o=IL + Vs Vi - βv o + + Vf - + RL + Amplificatore di tensione Vo Vs - Vi - βv o + + β Vf - Ii RL + Amplificatore di transconduttanza β Tensione Serie is Vo Ii I o=I L - Amplificatore di trans-resistenza I f=βI o If =βV o β Topologia Caratteristiche Feedback Xf Tensione Corrente Serie Tensione Campionamento Xo Tensione Circuito d’ingresso (*) RL + is RL Amplificatore di corrente β Corrente Parallelo Tensione Parallelo Corrente Corrente Corrente Corrente Tensione Vo=0 Io=0 Io=0 Vo=0 Circuito d’uscita (*) Ii=0 Ii=0 Vi=0 Vi=0 Sorgente Thevenin Thevenin Norton Norton β=Xf/Xo A=Xo/Xi Vf/Vo AV=Vo/Vi Vf/Io GM=Io/Vi If/Io Af=Io/Ii If/Vo RM=Vo/Ii T=D=1+ βA 1+ βAV 1+ βGM 1+ βAI 1+ βRM Af AV/D GM /D AI /D RM /D Rif RiD RiD Ri/D Ri/D Rof Ro/(1+ βAV) Ro(1+ βGM) Ro(1+ βAI) Ro/(1+ βRM) R’of R’o/D R’o(1+ βGM)/D R’o(1+ βAI)/D R’o/D A cura dell’ Ing. Antonio Nanni 3 vo - I o=IL + Vs Vi - βv o + + Vf - + RL + Amplificatore di tensione Vo - Vs Vi - βv o + + β Ii Vf I o=I L + is Amplificatore di corrente RL + Amplificatore di transconduttanza Vo - β Ii RL Vo - I f=β I o β RL + is Amplificatore di trans-resistenza β If =V Vo - o β (d) A cura dell’ Ing. Antonio Nanni 4 Individuazione del tipo di retroazione (I) VCC RC R’ C If RS B + Vs Vo E Vi R’of N R’if VCC RC1 RS I’S Ii RC2 Io Q1 Q2 + VS Vt1 If A cura dell’ Ing. Antonio Nanni R’ Vo Vt2 Re Ve2 5 Esercizio: Inseguitore d’Emettitore (I) hoe=40 uA/V hie=3 kΩ hfe=300 Rs=10kΩ R1=7.45 kΩ R2=9.8 kΩ RE= 500 Ω RL=120 Ω β =? R’if=? RES ID=R1 R’of=? A’vf=? CAP ID=C GBJT3 2 C 1 CAP ID=C B ACVS ID=Vs RES ID=Rs 3 E RES ID=R2 A cura dell’ Ing. Antonio Nanni RES ID=RE RES ID=RL 6 Esercizio: Inseguitore d’Emettitore (II) GBJT3 2 C 1 B ACVS ID=Vs RES ID=Rs RES ID=R12 3 E RES ID=RE vf A cura dell’ Ing. Antonio Nanni RES ID=RL vL 7 PROCEDIMENTO PER IL CIRCUITO DELL’AMPLIFICATORE Si identifica il tipo di reazione Si determina il circuito dell’amplificatore senza reazione ma comprendente il carico introdotto dalla rete di reazione: CIRCUITO D’INGRESSO CIRCUITO D’USCITA Si cortocircuita l’uscita VL se si ha reazione di tensione in uscita (parallelo) Si apre la maglia di ingresso con reazione di tensione (serie) in ingresso Si disegna il circuito equivalente dell’amplificatore senza reazione ma tenendo in conto il carico, adottando come circuito d’ingresso dell’amplificatore il modello del generatore secondo Thevenin perchè con reazione serie A cura dell’ Ing. Antonio Nanni 8 Esercizio: Inseguitore d’Emettitore (III) RES ID=R's vf ACVS ID=V's RES ID=hie DC_I ID=hfe*ib RES ID=hoe RES ID=RE vL RES ID=RL R’i=v’s/ib=R’s+hie R’if=R’i*T R*o=1/hoe//RE//RL R*of=R*o/T A’v=vL/v’s=(R*o*hfe)/R’i A’vf=A’v/T β=vf/vL=1 T=1+ β*A’v A cura dell’ Ing. Antonio Nanni 9 Esercizio: Inseguitore d’Emettitore (IV) + Vs Vi - βv o + RL + Amplificatore di tensione Vo Av=vo/vi - β=vf/vL=vf/vo Avf=vL/(vi+vf)=Av*vi/(vi+ β*Av*vi) Rif=vs/is=(vi+vf)/is=(1+ βAv)*vi/ii + Vf - β Aif=iL/is=(vL/RL)/(vs/Rif)=Avf*(Rif/RL) R*of=16.5 Ω Aif=240 A’vf=0.828 R’if=34.86 kΩ A cura dell’ Ing. Antonio Nanni 10 Esercizio: Amplificatore con emettitore fuori massa (I) hoe=50 uA/V hie=1 kΩ β =? hfe=200 Rs=2.5kΩ R’if=? R1=6.6 kΩ R2=1.5 kΩ RE= 200 Ω RL=1.2 KΩ RES ID=R1 R*of=? RES ID=Rc A’vf=? Rc= 0.8 kΩ CAP ID=C GBJT3 2 C CAP ID=C 1 B ACVS ID=Vs RES ID=Rs 3 E RES ID=R2 A cura dell’ Ing. Antonio Nanni RES ID=RE RES ID=RL 11 Esercizio: Amplificatore con emettitore fuori massa (II) GBJT3 2 C 1 B ACVS ID=Vs RES ID=Rs 3 E RES ID=R12 RES ID=RL RES ID=Rc RES ID=RE vf A cura dell’ Ing. Antonio Nanni 12 vL PROCEDIMENTO PER IL CIRCUITO DELL’AMPLIFICATORE Si identifica il tipo di reazione Si determina il circuito dell’amplificatore senza reazione ma comprendente il carico introdotto dalla rete di reazione: CIRCUITO D’INGRESSO CIRCUITO D’USCITA Si apre la maglia di uscita con reazione di di corrente (serie) in uscita Si apre la maglia di ingresso con reazione di tensione (serie) in ingresso Si disegna il circuito equivalente dell’amplificatore senza reazione ma tenendo in conto il carico, adottando come circuito d’ingresso dell’amplificatore il modello del generatore secondo Thevenin a seconda dell’ingresso: con reazione serie. A cura dell’ Ing. Antonio Nanni 13 Esercizio: Amplificatore con emettitore fuori massa (III) RES ID=R's ACVS ID=V's RES ID=hoe DC_I ID=hfe*ib RES ID=hie RES ID=Rc RES ID=RL vf RES ID=RE RES ID=RE Thevenin RES ID=R's ID=hoe ic iL ib ACVS ID=V's RES ID=hie RES ID=Rc + ID=hfe*ib/hoe RES ID=RE A cura dell’ Ing. Antonio Nanni RES ID=RL vf RES ID=RE 14 vL I o=IL + Vs Vi - βv o + RL + Amplificatore di transconduttanza Vo - Ag=iL/vi β=vf/iL=RE*ic/(iL) T=1+ βAg Agf=Ag/T Rif=(vi+vf)/is=(vi+iL* β)/is=(vi+vi*Ag* β)/is=Ri*T + Vf - β A cura dell’ Ing. Antonio Nanni Rof=Ro*(1+ β*Ag) 15 Esercizio: Amplificatore con emettitore fuori massa (IV) RES ID=R's ID=hoe iL ic ib ACVS ID=V's RES ID=hie RES ID=Rc + RES ID=RL vf ID=hfe*ib/hoe RES ID=RE RES ID=RE R’i=v’s/ib=R’s+hie+RE R*o=(1/hoe+RE)//Rc//RL A’g=iL/v’s R’if=R’i*T Ic=(hfe*ib/hoe)/(RE+1/hoe+ Rc//RL) A’vf=vL/v’s=RL*iL/v’s=RL*A’gf A’gf=A’g/T A’If=iL/i’s=(vL/RL)/(v’s/Rif) R*of=(R*o)*(1+ β*A’g) iL=-icRc/(Rc+RL) β=vf/iL=RE*ic/(iL) T=1+ βA’g β =-0.5*10^3 R*of=478 Ohm A cura dell’ Ing. Antonio Nanni R’if=40.88 kOhm A’vf=-2.28 16 Esercizio: Amplificatore a doppio stadio (I) hie=1 kΩ hfe=100 Rs=2 kΩ R1=200 kΩ R2=20 kΩRES RES ID=Rc ID=R1 RE= 100 Ω Rc= 10 kΩ RL=2 KΩ CAP ID=C CAP ID=C R=50 kΩ CAP ID=C GBJT3 2 C GBJT3 1 RES ID=Rs RES ID=RE RES ID=RL B 3 E RES ID=R2 2 C 1 B ACVS ID=Vs RES ID=Rc RES ID=R1 3 E RES ID=R2 CAP ID=C RES ID=RE β =? R’if=? R*of=? CAP ID=C RES ID=R Avf=? A cura dell’ Ing. Antonio Nanni 17 Esercizio: Amplificatore a doppio stadio (II) GBJT3 2 C GBJT3 1 ACVS ID=Vs RES ID=Rc 1 B RES ID=Rs 2 C RES ID=RL B RES ID=R12c 3 E RES ID=R12 vL 3 E RES ID=RE Vre if A cura dell’ Ing. Antonio Nanni RES ID=R 18 PROCEDIMENTO PER IL CIRCUITO DELL’AMPLIFICATORE Si identifica il tipo di reazione Si determina il circuito dell’amplificatore senza reazione ma comprendente il carico introdotto dalla rete di reazione: CIRCUITO D’INGRESSO CIRCUITO D’USCITA Si apre la maglia di uscita con reazione di di corrente (serie) in uscita Si cortocircuita ingresso Vi se si ha reazione corrente in ingresso (parallelo) Si disegna il circuito equivalente dell’amplificatore senza reazione ma tenendo in conto il carico, adottando come circuito d’ingresso dell’amplificatore il modello del generatore secondo Norton a seconda dell’ingresso: con reazione parallelo. A cura dell’ Ing. Antonio Nanni 19 Esercizio: Amplificatore a doppio stadio (III) RES ID=hie RES ID=R DC_I ID=Is DC_I ID=hfe*ib2 RES ID=R12 RES ID=Rs RES ID=hie RES ID=R12c DC_I ID=hfe*ib1 RES ID=Rc RES ID=R RES ID=RE RES ID=RE A cura dell’ Ing. Antonio Nanni 20 RES ID=RL Ii I o=I L is RL Amplificatore di corrente Ai=iL/ii=io/ii β=if/iL=if/io T=1+ βAi Aif=iL/is=iL/(ii+if)=Ai*ii/(ii+ β*iL)=Ai*ii/(ii+ β*Ai*ii)=Ai/T I f=β I o β Rif=vs/is=vi/(ii+if)=vi/(ii+ β*Ai*ii)=Ri/T Rof=Ro*(1+ βc*Aic) R*of=(Ro//RL)*(1+ βc*Aic)/ *(1+ β*Ai) A cura dell’ Ing. Antonio Nanni 21
