Help - Stabilizzatore di tensione con start-up

Deve essere stabilizzata, non rettificata (parola che non si dovrebbe usare in elettronica. Rectifier e` il raddrizzatore, non il rettificatore)

E` una coppia differenziale a tutti gli effetti. Gli emettitori sono collegati insieme, si applica una tensione fra le due basi, sugli emettitori c'e` una sorgente di corrente (un po' sgalfa ma c'e`) e quindi e` un differenziale. Il fatto che i due collettori siano collegati insieme non cambia il funzionamento dei transistori (Ic1=I0/(1+e^(Vd/Vt))

Per passare a quasi tutta la corrente passa per un transistore a quasi tutta la corrente passa dall'altro ci vogliono circa +/- 100mV o poco piu`. Riguarda l'equazione di funzionamento del differenziale.

Chi e` il professore che spiega queste cose?

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Franco

Wovon man nicht sprechen kann, darüber muß man schweigen.
(L. Wittgenstein)

Vero...hai ragione Franco...ho usato il termine sbagliato.

Bingo. Maledetti prof universitari...libri scritti male e loro non spendono un secondo di più a farti capire meglio le cose : ti schiaffano davanti la classica configurazione del differenziale e quando ti capita qualcosa un tantino di diverso vai nel pallone. Grazie della risposta.

Vil razza dannata :)

Chi e` il prof (sia lode a lui) che ancora spiega l'elettronica analogica, e che libro usa?

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Franco

Wovon man nicht sprechen kann, darüber muß man schweigen.
(L. Wittgenstein)

Puoi dirlo forte !!!

Il mio prof è l'autore di questo libro:

E' l'ultimo esame....tosto da morire....ma la materia te la fanno quasi odiare...sia lui che quello di elettronica 1. Preferisco una sessione di volo con Flight Simulator ;-)

Chuck

Ciao Franco Abbi pazienza !! Dovresti dissipare la mia sostanziosa ignoranza e raccontarmi cosa e', e cosa fa ,uno Stabilzzatore con start up.

Ciao Giorgio

P.S. Chissa' perche' guardando quello schema mi torna in mente la famosa frase : "Rendere difficile il facile attraverso l'inutile" ???? Forse perche' non mi e' chiaro cosa deve fare e anche perche' sono il solito semplificatore !!

In che continente ti trovi ??

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non sono ancora SANto per e-mail

"giorgiomontaguti" wrote:

Ciao Giorgio. Provo a risponderti io visto che è stato tirato in causa il circuito proposto da me, ma Franco potrà sicuramente affinare la mia risposta e/o correggerla qualora lo ritenesse necessario. Dunque....il circuito che stavo analizzando fa parte dello studio (in maniera molto didattica universitaria) dell'alimentatore di tensione. In sostanza, si è fatta una suddivisione di un sistema elettronico in modelli e, oltre al nucleo elaboratore, alle interfacce ingresso e uscita e alla sincronizzazione, abbiamo bisogno (ovviamente) di un'alimentazione.....il più stabile possibile. Studiando l'alimentatore si arriva a studiare lo stabilizzatore (ovvero un regolatore di precisione di tensione) come ad esempio il 723. Quello schema che ho segnalato è uno schema di principio....il circuito di start-up serve a portare il punto di lavoro del sistema in una zona stabile. Per farti capire meglio dovrei farti un disegno....ma in sostanza ciò che vuoi è una corrente di polarizzazione Ip che oscilli poco o niente al variare della Vin che deve essere stabilizzata. Se ti oscilla Ip (ottenuta inizialmente proprio grazie a Vin che alimenta tutto il circuito di start-up e quindi oscillante e non ancora stabilizzata) ti oscilla anche il valore di tensione di riferimento fornito dalla sorgente (anch'essa polarizzata da Ip e quindi anch'essa risentirebbe delle oscillazioni di Ip dovute ad oscillazioni di Vin). Che sorgente sarebbe? In sostanza il mio stabilizzatore si troverebbe ad inseguire continuamente il valore di tensione di riferimento. Allora....lo start-up serve proprio a portare il punto di lavoro in una zona in cui la Ip non risenta delle oscillazioni di Vin e sia stabile...dovrei farti un disegno del grafico (fVu-Ip) e (Vsorgente-Ip) per farti capire meglio la situazione...credo che così sia poco chiaro. Comunque....lo start-up è una cosa PURAMENTE DIDATTICA (almeno in uno stabilizzatore di tensione). Ovvero.....si parte a studiare lo stabilizzatore con lo start-up e si capisce dove sta il nodo della questione (Ip deve risentire il meno possibile del ripple di Vin e quindi sfrutto quella coppia differenziale Q2-Q3 per staccare lo start-up una volta che il sistema abbia raggiunto il suo punto di lavoro stabile). Poi.....facendo un passo avanti nello studio dell'alimentatore, si arriva ad un componente ben preciso....ovvero il 723 !!! http://www.ortodoxism.ro/datasheets/texasinstruments/ua723.pdf Se guardi come è fatto dentro il 723 vedrai che non c'è più tutto il circuito di start-up mostrato nello schema di base, ma il primo ramo a sinistra di un

723 è costituito da uno zener (come prima) e un JFET. Questo JFET, in sostanza, funge da carico attivo per lo zener e quindi il punto di lavoro dello zener subisce variazioni molto attutite al variare della Vin (almeno fintanto che tali variazioni di Vin non facciano uscire il JFET dalla zona in cui funziona da generatore di corrente quasi ideale). Nello schema base il generatore di corrente per lo zener era costituito dalla resistenza R1 (e come dice Franco la resistenza è una sorgente di corrente un po' "sgalfa" !!) : la legge di Ohm mi dice che la corrente che circola in quel ramo (e che finirà nello zener per polarizzarlo) dipende dalla tensione ai capi della R1...se questa tensione oscilla (a causa di Vin) oscillerà anche la corrente che polarizza lo zener e di conseguenza la Vz (essenziale per fornire la Ip che polarizza gli stadi interni) oscillerà anch'essa. Col JFET risolviamo il problema. E' chiaro che lo schema da me proposto inizialmente è uno schema puramente di studio....è un primo step verso il problema : si analizza la situazione, si vede dove sta il tallone di Achille e si fa uno step avanti con il 723.

Non so se sono stato chiaro e se ho scritto inesattezze Franco potrà correggere eventuali mancanze e/o omissioni.

Saluti.

Chuck

Ciao Ti ringrazio della risposta. I miei dubbi erano dovuti al fatto, che (ho simulato il circuito con Microcap )funziona benissimo ma funziona egualmente bene eliminando quasi tutto e lasciando il solito stabilizzatore con opamp e ripetitore con controreazione. Ossia la parte destra e usando lo zener per fare il riferimento. Ora faro' un po' di prove per vedere se questo Start up permette di avere uscita indipendente (o quasi) da variazioni dello zener. A naso direi di no !!!

Il circuito e' chiaro, ma se togli Q2 non cambia assolutamente nulla , come e' giusto, e questo mi aveva insospettito !!! Q1 e' un semplice generatore di corrente costante ..e tutti quegli specchi....mi sembra che sarebbero piu' utili.... in una sartoria per signora !!! E pur variando la R di carico, la tensione in uscita resta costante e la corrente fornita da Q1 e Q2 ...non cambia di un pelo !! (Valim 20 V Vu 12 V ,Rcarico da 10 a 1000 ohm) La tua spiegazione del sistema per avere praticamente un riferimento stabile, mi ricorda il gatto che si mangia la coda.... ma devo studiarci un po' su ' !!! Lasciami scherzare e sopporta questo vecchio brontolone !!! Comunque i circuiti analogici sono sempre interessanti !!!

Franco probabilmente ora e' in America e magari col fuso orario sta dormendo !!

Ciao Giorgio

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"giorgiomontaguti" wrote :

[..cut..]

Ciao Giorgio !!! Franco in America? Mmmmmh...amazing.....lo invidio un po'....anzi parecchio. Ma è lì per roba che ha due ali, qualche motore, piani di coda e via dicendo?

Per quanto riguarda il circuito....la battuta degli specchi è mitica !! Non metterci il copyright perchè me la devo assolutamente rivendere!! Magari all'esame orale con il mio odioso prof !! Quello è capace che mi alza pure di un voto per questa battuta !! :-) Dunque...è vero ciò che dici che il sistema funziona benissimo senza lo start-up. Se togliessimo (R1 - D1 - Q1 - R2 - R3 - Q2) il transistor Q3 farebbe il suo "sporco" lavoro senza problemi. Il discorso che ci ha fatto il prof (e che io ho preso per buono perchè sembra veritiero) è che il sistema funziona a regime quando fVu = VR ovvero quando agli ingressi dell'op-amp sono presenti le stesse tensioni. Ma quando avviene questo? Dovrei farti un disegno...vediamo se riesco a descriverlo a parole. Metti su un grafico (asse y = Ip e asse x = VR) una funzione del tipo a saturazione...cioè un grafico del tipo y = (e^x -1)....un qualcosa che salga su esponenzialmente e, per alti valori di x, abbia variazioni limitate della x a fronte di alte variazioni della y....diciamo come la caratteristica Id-Vd di un diodo, ma più ripida è meglio è. Insomma....una funzione di questo tipo è quello che dovrebbe avere una sorgente che si rispetti : a fronte di variazioni di Ip (dovute ad oscillazioni della Vin) la VR deve essere la stessa o quasi. Disegnato la curva su un foglio? Ok....ora sullo stesso grafico mettici un'altra funzione, ovvero la Ip in fuzione di fVu. Praticamente, se tu non avessi lo start-up, avresti una Ip = [(fVu - Vbe3) / R4]. Grafica questa funzione sulla curva di prima : questa funzione è una spezzata, in cui Ip resta nulla finchè fVu non raggiunge la Vgamma della giunzione base-emitter di Q3 e poi, raggiunta la Vgamma, sale su come una retta con una certa pendenza. Sovrapponendo le due funzioni ti accorgi che, per raggiungere il valore di corrente di polarizzazione desiderato (che ovviamente dovrà essere per un punto di Ip per cui ci sia oscillazione quasi nulla di VR) le due funzioni si intersecano in 3 punti : nell'origine (in cui il sistema è ancora spento, ma può considerarsi un punto stabile), in un punto a basso valore di Ip (che chiamo A) e in un punto più in alto (che chiamo B). Questi punti di intersezione sono proprio quelli in cui fVu = VR cioè quelli in cui il sistema raggiunge una situazione di regime. Il problema è che il punto A è instabile, perchè una variazione positiva di Ip (dovuta a variazione positiva di Vin) farebbe aumentare Ip (questo perchè al nodo comparatore della controreazione si avrebbe una (VR - fVu) positiva e la correzione che effettua la controreazione è di aumentare l'uscita); una variazione negativa di Ip rispetto al punto A farebbe riportare il sistema nel punto stabile dell'origine (ora infatti al nodo comparatore della controreazione, per ogni valore di Ip al di sotto del punto A, si avrebbe (VR - fVu) minore di zero). Porca miseria mi sa che è un casino capirlo così....non so se sono riuscito a spiegarlo bene. In sostanza il punto B è stabile : con variazioni positive di Ip il sistema si riporta al valore di tensione desiderato e lo stesso avviene per variazioni di Ip in negativo....praticamente il sistema oscilla attorno al punto B del grafico suddetto.

Lo start-up nasce per questo motivo : portare subito il sistema a lavorare in B, senza farlo passare in A. Se passasse in A il sistema penserebbe di essere a regime (perchè si verifica la fVu = VR) e si bloccherebbe a quel valore di corrente Ip. In realtà, una oscillazione della Ip dovuta a Vin, lo rimetterebbe in movimento verso un punto stabile (lo zero o il punto B).

Ripeto....tutto questo discorso è ciò che ci ha mostrato il prof...e che, grafici alla mano, sembra essere veritiero. Non so se sono riuscito a trasmetterlo in maniera chiara a parole e senza grafici. Come detto in precedenza, resta un discorso puramente didattico....per quanto complesso e tortuoso !!! :-))

Chuck

In poche parole questa e` la spiegazione. Chuck ti ha gia` dato tutti i dettagli tecnici.

Prendi un regolatore di tensione (stile 78xx e simili). E` un circuito elettronico e quindi deve essere alimentato. Si potrebbe prendere l'alimentazione da Vin e chiudere qui il problema. D'altra parte pero` Vin e` sporca, e se si alimentasse ad esempio la V di riferimento con questa tensione sporca, in uscita avremmo il rumore del riferimento amplificato.

Almeno il riferimento dovrebbe essere alimentato con una tensione stabile. La tensione stabile a disposizione e` la Vout, e quindi almeno il riferimento dovrebbe essere alimentato dall'uscita.

A questo punto c'e` l'inghippo: per avere Vout devo avere la Vref, ma per avere la Vref devo avere Vout :).

Se nel loop c'e` un offset con il segno giusto (e non troppi problemi di saturazioni e limitazioni di modo comune), il circuito parte, ma se l'offset ha il segno sbagliato, il circuito non riesce a partire.

Lo start up garantisce una tensione di servizio, eventualmente sporca, un po' piu` bassa di quella di uscita (a meno di qualche partitore).

Ad esempio con un regolatore a 5V potrebbe generare una tensione di 4V per alimentare il generatore della Vref: in questo modo la tensione di riferimento parte, l'uscita sale, e va ad alimentare la Vref. Essendo la tensione di uscita piu` alta di quella ausiliaria, quest'ultima viene esclusa da una giunzione polarizzata a rovescio, e da li` in avanti non ci sono piu` problemi di stabilita`.

I numeri che ho messo sono solo di esempio, in realta` si prende non la tensione di uscita ma piu` spesso solo una parte.

Ciao!

Appena tornato di qua

Quando e` il prossimo mark?

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Franco

Wovon man nicht sprechen kann, darüber muß man schweigen.
(L. Wittgenstein)

Ciao a Chuck e a Franco Grazie delle risposte esaustive. Ora mi e' chiaro lo scopo di questo Start up. anche se vedo che il famoso gatto che si mangia la coda,,, non era poi del tutto fuori luogo. Quindi oltre ad irripidire il fronte della curva V/I dello zener serve a portare il sistema in una condizione sicuramente stabile . Restano pero' cose che non capisco, ad es. il transistor Q2 riceve sulla base una tensione che variera' sempre di pochissimo(e' la stessa che va ad un ingresso di opamp, che ha guadagno praticamente infinito !!) e quindi Q2 non sentitra' nemmeno il solletico ...quindi...!!!!!?????

Devo dire che non ho visto il transitorio , dove dovrebbe intervenire !! Capisco che e' un circuito adatto ad una bella discussione teorica sulla stabilita' di un sistema,ma ho sempre qualche dubbio che alla fine il solito stabilizzatore (opamp e ripetitore) non abbia tanti problemi di stabilita' ; e pulire la tensione di uno zener non e' certo un problema !!

Mi sarebbe piaciuto di piu' sentire che la deriva termica dello zener e' compensata da quella di Q1, per fornire un riferimento piu' stabile in temperatura !!! Ma poi forse lo specchio..vanifica tutto !!! Li vedo sempre meglio .....come ho detto !!!

Abbiate pazienza , ma questo vecchio brontolone si trova meglio sul sul pratico che sull'accademico !!!

Grazie comunque della discussione ....almeno non si parla della solita resistenza per il led!!!!

Ciao Giorgio P.S. Per Franco. Ho chiesto per il Mark a Genova, ma pare non abbiano ancora comunicato la data. Forse perche' il locale e' in fase di ricostruzione o simile.. Appena sapro' qualcosa te lo comunico, e questa volta, senza figlio che tampina....ci troviamo.

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Stai parlando di Q2 o di Q3? Q2 riceve la tensione dallo zener, e` Q3 che ha la tensione di base stabile, e quindi genera una corrente stabile.

Per vedere il transitorio in questi circuiti, devi fare una rampa sulla tensione di alimentazione, e poi non e` detto che la veda: a seconda degli offset il circuito di startup potrebbe anche non intervenire.

La stabilita` non riguarda quella degli anelli chiusi, ma il fatto che la tensione di uscita sia costante, senza ripple o altri errori.

e pulire la tensione di uno

Mica vero: a frequenze medioalte devi usare dei condensatori che nell'integrato non ci possono essere. Invece a basse frequenze non c'e` verso di pulire la tensione di zener, a meno di non alimentarlo a corrente costante.

Quello non interessa, perche' zener+transistor sono solo per la partenza: quando la tensione di uscita va a regime, VFB e` abbastanza maggione di VB (di almeno qualche centinaia di millivolt) e quindi Q2 e` spento e lo zener non serve a nulla. Il riferimento di tensione e` tipicamente fatto con un bandgap, ed e` il blocco S.

Questo posso garantire che non e` accademico, ma un problema assolutamente pratico dei regolatori integrati.

Se ci metto 470 ohm va bene?

In quel circuito, quello che non mi piace e` l'operazionale alimentato a corrente costante: in realta` pero` e` solo una schematizzazione di un circuito che amplifica l'errore di tensione.

OK, resto in attesa. Oggi sono andato a novegro, sono finalmente riuscito a trovare una pinza di corrente con una portata con fondoscala umano (non i soliti 400A), a ben 5 ?. Se poi funziona anche e` un bonus :).

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Franco

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(L. Wittgenstein)

Ciao Franco Si era Q3.

Secondo l'amico non era proprio cosi' !!

Ma per fare una corrente costanre serve di nuovo un riferimento....

Questa pero' non la capisco affatto !!! Secondo la simulazione ,e' Q3 ad essere sempre interdetto.

Ma al posto di S ho messo una R che attraversata dalla corrente di specchio, fornisce il riferimento all'opamp !!

Chi fornisce il riferimento allora ? Il bangup ...e' nuovo !!!

Mi rendo conto di aver semplificato troppo !!!!!!!!

Comunque devo riconoscere che quel prof e' riuscito a mettere in uno schemetto tanta teoria di elettronica analogica. Un suo allievo che sappia spiegare bene tutto quel circuito deve avere conoscenze di zener, generatori di corrente, specchi di corrente ,opamp (alimentati in corrente !!) ripetitori, concetti di retroazione, stabilita' eccc , va promosso subito !!!! Se poi ci metti anche il bangup.................

Affari !!!

Ti faro' sapere.

Ciao Giorgio

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Grazie Giorgio....dimmi quando posso passare da te che verbalizzo il mio ultimo agognato esame !!! :-)))

Ciao da Chuck !

Ciao Se maneggi altrettanto bene il resto dell'elettronica analogica ...........30 e lode !!

In bocca al lupo.

Giorgio

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