autronica8.1 autronica lezione n° 8 teoria delle reti elettricheteoria delle reti elettriche...
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AUTRONICAAUTRONICA 8.8.11
AutronicaAutronica
LEZIONE N° 8LEZIONE N° 8• TEORIA DELLE RETI ELETTRICHETEORIA DELLE RETI ELETTRICHE
– Transistori bipolari e a effetto di campoTransistori bipolari e a effetto di campo– Funzione di trasferimentoFunzione di trasferimento– Amplificatori in reazioneAmplificatori in reazione– Amplificatore operazionale Amplificatore operazionale – Metodo del cortocircuito virtualeMetodo del cortocircuito virtuale– Amplificatore invertenteAmplificatore invertente– Amplificatore non invertenteAmplificatore non invertente– Amplificatore differenzialeAmplificatore differenziale– Sommatore,, integratore, derivatoreSommatore,, integratore, derivatore– Controllo PIDControllo PID
AUTRONICAAUTRONICA 8.8.22
RichiamiRichiami
• TEORIA DELLE RETI ELETTRICHETEORIA DELLE RETI ELETTRICHE– Generatori dipendentiGeneratori dipendenti– Esempi Esempi – SemiconduttoriSemiconduttori– Diodo a giunzioneDiodo a giunzione– Diagramma a bandeDiagramma a bande
AUTRONICAAUTRONICA 8.8.33
Transistore Bipolare (BJT)Transistore Bipolare (BJT)
AUTRONICAAUTRONICA 8.8.44
Diagramma a bandeDiagramma a bande
AUTRONICAAUTRONICA 8.8.55
Circuito di polarizzazioneCircuito di polarizzazione
AUTRONICAAUTRONICA 8.8.66
Caratteristiche Caratteristiche
AUTRONICAAUTRONICA 8.8.77
Transistore MOSTransistore MOS
AUTRONICAAUTRONICA 8.8.88
Caratteristiche d’uscitaCaratteristiche d’uscita
AUTRONICAAUTRONICA 8.8.99
OsservazioniOsservazioni
• ------------------------------------• ------------------------------------• ------------------------------------• ------------------ ------------------ • Normalmente siamo interessati al Normalmente siamo interessati al
rapporto fra grandezza d’uscita e rapporto fra grandezza d’uscita e grandezza d’ingressograndezza d’ingresso
• Funzione di trasferimentoFunzione di trasferimento
AUTRONICAAUTRONICA 8.8.1010
Sistema a due porteSistema a due porte
• Su un due porte insistono quattro Su un due porte insistono quattro grandezze elettrichegrandezze elettriche
• Sono necessarie quattro equazioniSono necessarie quattro equazioni– Due topologiche (le impone la rete)Due topologiche (le impone la rete)– Dure fisiche (le impone il bipolo)Dure fisiche (le impone il bipolo)
V1
-
+
I2I1
V2
-
+
211
212
IHVBI
IRVAV
rin
out
AUTRONICAAUTRONICA 8.8.1111
Funzione di trasferimentoFunzione di trasferimento
• Ipotesi: sistema unidirezionaleIpotesi: sistema unidirezionale
• AA Grandezza d’uscita funzione Grandezza d’uscita funzione dell’ingressodell’ingresso
• FUNZIONE DI TRASFERIMENTOFUNZIONE DI TRASFERIMENTO
V1
-
+
I2I1
V2
-
+
211
212
IHVBI
IRVAV
rin
out
AUTRONICAAUTRONICA 8.8.1212
Sistemi Reazionati 1Sistemi Reazionati 1
• Determinare la f.d.t.(VDeterminare la f.d.t.(VUU/V/VSS))
• Si può utilizzare la teoria della reazioneSi può utilizzare la teoria della reazione
RL
0.5kRin
500kVs Av Vi
Rout
50
R1
10k
RR
100k
Vi
-
+1000
VU
-
+
AUTRONICAAUTRONICA 8.8.1313
Sistemi Reazionati 2Sistemi Reazionati 2
AA
VS
VRVU
1
1 e 0 per
1
S
U
S
U
RSR
RU
USR
V
V
AA
A
A
V
V
VAVV
VAV
VVV
AUTRONICAAUTRONICA 8.8.1414
OsservazioneOsservazione
• ||A|>>1 si può avere se |A|>>1A|>>1 si può avere se |A|>>1• Si può realizzare un amplificatore con Si può realizzare un amplificatore con
guadagno molto elevato (anche se poco guadagno molto elevato (anche se poco preciso)preciso)
• AMPLIFICATORE OPERAZIONALEAMPLIFICATORE OPERAZIONALE
RinRout
Av Vi
U2A
LM324
3
2
4
11
1+
-
VCC
VEE
OUT
Vi
+
-
AUTRONICAAUTRONICA 8.8.1515
Metodo delMetodo delCortocircuito virtualeCortocircuito virtuale
• Se VSe VUU assume un valore finito e assume un valore finito e
• AAVOLVOL è infinito è infinito
• Allora è VAllora è Vinin = 0 e I = 0 e Iinin = 0 = 0
U1A-
+
Avol .
VS
R2
120k
R1
6k
RL1k VU
+
-
Iin
Vin
+
-
AUTRONICAAUTRONICA 8.8.1616
EsempioEsempio
• RisultaRisulta
206
120
;
quindi
0
CCV al basein
1
2
2221
1
;21
22
11
R
R
V
V
IRIRVR
VII
VIII
IRVV
VIRV
S
U
RUS
R
inRR
RinU
inRS
U1A-
+
Avol .
VS
R2
120k
R1
6k
RL1k VU
+
-
Iin
Vin
+
-
IR1
IR2
AUTRONICAAUTRONICA 8.8.1717
Amplificatore invertenteAmplificatore invertente
• In base al CCV si haIn base al CCV si ha
U1A
-
+
Avol .
VS
R2
120kR1
6k
VU+
-
1
2
221
1 ;
0
R
R
V
V
IRVR
VI
VV
S
U
RUS
R
AUTRONICAAUTRONICA 8.8.1818
Amplificatore non invertenteAmplificatore non invertente
• In base al CCV si haIn base al CCV si ha
1
21
211
;
R
RR
V
V
IRRVR
VI
VVV
S
U
US
S
R1
6k
VS
U1A
-
+
Avol .
R2
120k
+
-VU
I
AUTRONICAAUTRONICA 8.8.1919
Amplificatore differenzialeAmplificatore differenziale• In base al CCV e utilizzando la In base al CCV e utilizzando la
sovrapposizione degli effetti si hasovrapposizione degli effetti si ha
BAU
BAU
BAU
BU
B
VVR
RV
RRRR
R
RV
RRR
RRRVV
R
RV
RRR
RRRVV
R
RV
R
RRVV
RR
RVV
1
2
4321
1
2
431
212
1
2
431
421
1
2
1
21
43
4
per
1
1U1A
-
+
Avol .
R1
R2
VB
R3
R4
VA
-
VU
+
AUTRONICAAUTRONICA 8.8.2020
SommatoreSommatore
• In base al CCV e al PSE si haIn base al CCV e al PSE si ha
321*
*321
33
22
11
ha si per
VVVR
RV
RRRR
VR
RV
R
RV
R
RV
U
U
R2 10k
R
10k
U1A
-
+
Avol .
R1 10k
R3 10k
V3V2V1+
VU
-
AUTRONICAAUTRONICA 8.8.2121
IntegratoreIntegratore
• In base al CCV si haIn base al CCV si ha
dttvRC
tv
RCSV
V
ICS
VR
VI
VV
SU
S
U
CUS
R
1
1
1;
0
R
U1A
-
+
Avol .VS
C
+
VU-
AUTRONICAAUTRONICA 8.8.2222
DerivatoreDerivatore
• In base al CCV si haIn base al CCV si ha
dt
dvRCtv
RCSV
V
IRVCSVI
VV
SU
S
U
RUSC
;
0VS U1A
-
+
Avol .
R
C
VU+
-
AUTRONICAAUTRONICA 8.8.2323
Controllo PIDControllo PID
R2
Rk
U4A
-
+
Avol .
R1
R3
CD RD
U2A
-
+
Avol .
RI CI
RA
U1A
-
+
Avol .
VS
RB
U3A
-
+
Avol .
+
VU-
dt
dvCR
R
Rdttv
CRR
RV
R
R
R
Rtv S
DDK
SII
KS
KKU 3
1
211
AUTRONICAAUTRONICA 8.8.2424
ConclusioniConclusioni
• Funzione di trasferimentoFunzione di trasferimento• Amplificatori in reazioneAmplificatori in reazione• Amplificatore operazionale Amplificatore operazionale • Metodo del cortocircuito virtualeMetodo del cortocircuito virtuale• Amplificatore invertenteAmplificatore invertente• Amplificatore non invertenteAmplificatore non invertente• Amplificatore differenzialeAmplificatore differenziale• Sommatore,, integratore, derivatoreSommatore,, integratore, derivatore• Controllo PIDControllo PID