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