progetto ampl operazionale

Mar 19, 2009 15 Replies

Ciao a tutti , per un esame abbiamo il seguente progetto:



------- PROGETTO N. 2 Progettare su scheda PCB un amplificatore operazionale general purpose (con uscita single ended) che soddisfi le seguenti specifiche, assumendo un carico minimo di RL=10kOhm:



- Alimentazione duale 12V;



- Avds=1x10^5 (minimo Avds=4x10^4);



- Output voltage swing max = 11V (minimo 10V);



- CMRR = 80dB (minimo 60dB);



- Larghezza di banda = 3MHz. Per il progetto, utilizzare componenti discreti disponibili a catalogo, minimizzare il numero di componenti e il consumo. Verificare che l'amplificatore sia stabile quando retro azionato anche con beta=1. Perché il progetto sia considerato concluso, lo schematico del circuito simulato utilizzando il simulatore circuitale pSpice dovrà soddisfare le specifiche di progetto.



------



Il primo stadio (coppia differenziale) e l'ultimo, inseguitore di emettitore, il tutto a bjt q2n2222, sembrano ok.



Come stadi intermedi, 1 o 2 emettitore comune per fare guadagno. Abbiamo problemi di distorsione, la semionda negativa in uscita arriva a



10V come richiesto, ma la positiva non va oltre 2-3.

La polarizzazione dovrebbe essere corretta, non riusciamo proprio a capire, se si tratta di un problema di modello del bjt, condensatori o cosa.



Se qualcuno può dare un'occhiata

formatting link



(non si tratta di realizzazione fisica, solo realizzazione con orcad capture + pspice) Grazie mille per eventuali aiuti


Paolo ha scritto:

o=20

=20

to=20

le=20

Per quel poco che posso capire, un operazionale deve essere accoppiato in=

continua dall'ingresso all'uscita senza accoppiamenti capacitivi; nello s= chema proposto, non riesco a identificare la controreazione, ne' l'ingresso a f= ase=20 opposta.

Francesco

dov'e' la coppia differenziale?

maitre Aliboron

Pestando alacremente sulla tastiera Paolo ebbe l'ardire di profferire:

A parte l'accoppiamento con un condensatore che impedisce all'operazionale di lavorare anche con segnlai continui (vebè magari non era il fine dell'esercizio) così a naso mi sembra che il primo stadio lavori con una corrente troppo bassa. In regime dinamico la resistenza di collettore da 106k si trova in parallelo al parallelo del secondo partitore assieme alla r7 moltiplacata grosso modo per l'hfe del transistor... Quindi alla fine abbiamo un carico inferiore ai 50k in parallelo ai 106k di collettore. Ciò provoca uno spostamento della retta di carico.

C:\GRAPHICS\GIF\NAUGHTY\FILTHY\DISGUSTING\WOW! News 2002 [v 2.3] / StopDialer / PopDuster - http://www.socket2000.com Akapulce portal: http://www.akapulce.net

Pestando alacremente sulla tastiera maitre Aliboron ebbe l'ardire di profferire:

Dalle spiegazioni si dovrebbe evincere che quello schema riguarda solo lo stadio centrale...

Why is the alphabet in that order? Because of that song? News 2002 [v 2.3] / StopDialer / PopDuster - http://www.socket2000.com Akapulce portal: http://www.akapulce.net

chiedevo perche' la coppia differenziale mi sembra lo stadio piu' critico e mi domandavo come l'avesse fatta.

Comunque non mi stupisce che abbia problemi di dinamica in uscita. C'e' uno stadio ad emettitore comune in uscita e se si vuole swingare correttamente la vedo difficile senza il complementare.

Io userei un semplice classe AB per lo stadio di uscita. O comunque cambierei la polarizzazione di Q2 per avere uscita a 0 in DC, e quindi massima dinamica. Non sarebbe male, ad esempio, provare a collegare anche il partitore R5-R6 a -Vee cosicche' in DC l'emettitore di Q2 e' piu' spostato verso il basso e non a 1.46V.

Questo cosi' a occhio, poi non sono stato li' a fare i conti...

maitre Aliboron

Non ho fatto i conti, ma c'=E8 anche un rischio se l'OP tenta di controreazionare l'amplificatore: i vari spostamenti di fase dei vari accoppiamenti capacitivi si aggiungono e si rischia di avere instabilit=E0 a bassa frequenza.

Non ho fatto i conti, ma c'è anche un rischio se l'OP tenta di controreazionare l'amplificatore: i vari spostamenti di fase dei vari accoppiamenti capacitivi si aggiungono e si rischia di avere instabilità a bassa frequenza.

e poi dov'è l'ingresso differenziale?prova magari a caricarlo a cascode,o a folded cascode(cerca)

puoi usare tutti i transistor che vuoi?poi al posto almeno di R3 ci dovresti mettere un generatore di corrente ,se vuoi avere un pò di indipendenza dall'alimentazione

Ciao

Facendo solo piccole modifiche , puoi ottenere uno sving di 15V un guadagno di 48 dB ,ma perdi 3 db a 1 Mhz e 9dB a 3 Mhz . Per avere quel che vuoi serve ben altro.

Ciao Giorgio [FIDOCAD] MC 95 60 0 0 300 MC 140 60 1 0 045 MC 140 40 0 0 450 MC 140 60 0 0 450 MC 95 50 1 0 080 MC 95 60 1 0 080 MC 110 70 1 0 080 MC 110 70 0 0 170 MC 60 60 1 0 080 MC 60 70 1 0 080 MC 75 80 1 0 080 MC 75 50 1 0 080 MC 60 70 0 0 300 LI 60 60 60 45 LI 60 45 60 40 LI 60 40 140 40 LI 75 50 75 40 LI 75 40 75 45 LI 110 50 110 40 LI 95 50 95 40 LI 60 90 135 90 LI 135 90 140 90 LI 140 90 140 80 LI 110 80 110 90 MC 120 80 0 0 045 MC 120 70 1 0 080 LI 120 70 130 70 LI 95 70 95 90 MC 85 60 0 0 170 LI 85 60 75 60 MC 50 70 0 0 170 LI 60 80 60 90 SA 75 40 SA 95 40 SA 75 60 SA 95 60 SA 110 70 SA 120 70 SA 110 90 SA 95 90 SA 75 90 SA 60 70 MC 50 70 0 0 480 MC 50 90 0 0 045 TY 50 55 5 3 0 0 0 * 700k TY 145 40 5 3 0 0 0 * +12V TY 145 90 5 3 0 0 0 * -12V TY 80 85 5 3 0 0 0 * 8 TY 80 50 5 3 0 0 0 * 10k TY 110 85 5 3 0 0 0 * 1K TY 130 75 5 3 0 0 0 * 10k TY 90 70 5 3 0 0 0 * 100k TY 100 50 5 3 0 0 0 * 47k TY 75 95 5 3 0 0 0 * C= 1microf TY 35 85 5 3 0 0 0 * vi=0.045V TY 120 95 5 3 0 0 0 * Vu= -11.5/ +6.5 V SA 130 70 TY 60 95 5 3 0 0 0 * 25K

non sono ancora SANto per e-mail

maitre Aliboron ha scritto:

Ciao e prima di tutto grazie per l'aiuto. L'ultimo stadio non dovrebbe essere un inseguitore di emettitore? Il nostro prof ha detto che nel 99% dei casi l'ultimo stadio è un inseguitore di emettitore... L'emettitore comune lo abbiamo messo prima (anzi, ce ne sono due, come stadi intermedi.

La distorsione la vediamo già mettendo il marker all'uscita del penultimo stadio, l'ultimo stadio sembra che la lasci invariata... Secondo noi il problema è nell'inseguitore di emettitore, ma non riusciamo a capire dove...

blisca ha scritto:

Noi pensavamo che i condensatori di accoppiamento nei circuiti discreti fosse sempre bene metterli, perchè dopo si può polarizzare i singoli stadi separatamente

Non ho riportato la coppia differenziale perchè, come ci ha detto il nostro prof, abbiamo iniziato la progettazione dall'ultimo stadio per poi risalire fino al primo. Comunque lo schema sarebbe coppia differenziale - emettitore comune 1 - emettitore comune 2 - inseguitore di emettitore

Probabilmente avrei bisogno di uno specchio di corrente per polarizzare la coppia (dato che ci serve alto cmrr)... Consigli di usarlo anche per polarizzare gli altri stadi?

giorgiomontaguti ha scritto:

Scusa, non ho capito cosa vuol dire "serve ben altro". Abbiamo sbagliato qualcosa? pensavamo che almeno la "struttura" del progetto fosse corretta.

In ogni caso, grazie mille per l'aiuto a te e a tutti gli altri che sono intervenuti...

Ciao

Vedi da qualche parte (io ti consiglio il Gray-Meyer, ma va bene qualsiasi altro libro serio) come funziona uno stadio di uscita in classe AB. Sono due inseguitori di emettitore (o source se a MOS), uno che lavora sulle tensioni positive e uno sulle tensioni positie (o, altrimenti detto, uno che "tira" e uno che "spinge"). Questo stadio serve anche per evitare problemi di dinamica in uscita. E' lo stadio di uscita usato nel 99% degli OPAMP.

Comunque non e' che si capisce granche' dal tuo schema e dalle spiegazioni. Ancora non mi e' chiaro se l'inseguitore sullo schema e' lo stadio di uscita o uno stadio intermedio. Cosa ti costa mettere lo schema completo?

maitre Aliboron

Perch=E9 no, se il tuo circuito non deve lavorare in continua, fai per=F2 attenzione che l'amplificatore sia stabile quando controreazionato, e questo dev'esserlo sempre. Osservando il margine di fase, rischierai di avere sorprese in bassissima frequenza dovute a tutti gli accoppiamenti.

Per un'introduzione sommaria al progetto di amplificatori operazionali, puoi anche leggerti i capitoli che ne parlano del Camezind:

formatting link

Comunque, presenta uno schema completo. Molti qui apprezzano il formato FidoCad/FidoCadJ.

Ciao Paolo Coi valori originali, il primo stadio non puo' fornire tutto lo sving che richiedi e con un valore cosi' alto di resistenza di caricio (106K)non puoi certo pretendere di arrivare a 3 Mhz!!! Il tentativo di correzione coi 759 pF e' pochissimo efficace. Ho simulato il circuito con Micocap e ho cambiato qualche valore per ottenere sopratutto lo sving che chiedevi,senza preoccuparmi troppo del guadagno . Una idea di come si presenta uno stadietto in classe AB, lo puoi vedere nello schemetto inserito.(completo di controreazione)

Ciao Giorgio [FIDOCAD] MC 45 55 0 0 300 MC 45 45 0 0 200 MC 60 20 1 0 080 MC 60 70 1 0 080 MC 35 55 0 0 080 LI 60 20 120 20 LI 50 30 60 30 LI 60 30 60 35 LI 60 35 75 35 LI 70 45 70 70 LI 70 70 75 70 LI 90 45 90 60 LI 45 70 45 55 LI 35 80 120 80 LI 45 65 75 65 LI 75 65 75 50 LI 75 50 80 50 LI 90 25 90 20 MC 90 50 3 0 180 MC 35 55 1 0 180 LI 35 80 25 80 MC 120 20 0 0 010 MC 120 80 0 0 020 MC 90 80 0 0 045 SA 60 30 SA 90 20 SA 90 50 SA 100 50 SA 45 65 SA 45 55 SA 45 80 SA 60 80 SA 90 80 SA 60 45 SA 25 55 SA 25 80 TY 110 15 5 3 0 0 0 * 12 V TY 10 5 5 3 0 0 0 * Potenza di uscita max 1 W efficace MC 110 65 0 0 970 LI 100 50 110 50 LI 110 50 110 65 SA 110 80 TY 35 60 5 3 0 0 0 * 1k TY 65 75 5 3 0 0 0 * 100 TY 65 25 5 3 0 0 0 * 3.3k MC 80 50 0 0 080 TY 10 50 5 3 0 0 0 * 10 uF 16 V TY 50 85 5 3 0 0 0 * 2N2484 TY 130 5 5 3 0 0 0 * su 8 Ohm LI 60 70 60 65 TY 10 10 5 3 0 0 0 * bassa distorsione bassa corrente a vuoto MC 45 30 1 0 200 LI 50 30 45 30 MC 45 70 1 0 080 MC 75 35 0 0 300 MC 75 70 0 0 310 LI 60 45 70 45 TY 15 25 5 3 0 0 0 * diodi qualunque TY 95 30 5 3 0 0 0 * NPN TY 95 65 5 3 0 0 0 * PNP TY 105 15 5 3 0 0 0 * 9/ TY 80 45 5 3 0 0 0 * 47k TY 35 75 5 3 0 0 0 * 10k TY 85 90 5 3 0 0 0 * 2N2906 TY 95 45 5 3 0 0 0 * 1000 uF 16V TY 110 30 5 3 0 0 0 * transistor qualunque TY 110 35 5 3 0 0 0 * 2N2222

non sono ancora SANto per e-mail

"Paolo" ha scritto nel messaggio news:49c2926b$0$830$ snipped-for-privacy@reader5.news.tin.it...

Comincia da qui! [FIDOCAD] MC 265 80 0 0 300 MC 315 80 0 1 300 MC 290 95 1 0 080 MC 280 45 1 0 080 MC 300 45 1 0 080 MC 330 60 0 0 310 MC 345 95 1 0 080 MC 365 70 0 0 300 MC 380 95 1 0 080 MC 260 85 1 0 080 MC 320 80 0 0 080 LI 280 45 280 40 LI 280 40 380 40 LI 380 40 380 60 LI 345 50 345 40 LI 300 45 300 40 LI 280 55 280 70 LI 300 55 300 70 LI 280 90 300 90 LI 290 95 290 90 LI 290 105 290 120 LI 290 120 380 120 LI 380 120 380 105 LI 380 95 380 80 LI 280 60 330 60 LI 345 70 345 95 LI 345 105 345 120 LI 245 80 265 80 LI 260 85 260 80 LI 260 95 260 110 LI 345 70 365 70 LI 330 80 335 80 LI 335 80 380 80 LI 315 80 320 80 MC 315 85 1 0 080 LI 315 85 315 80 LI 260 110 315 110 LI 315 110 315 95 LI 260 120 260 110 LI 380 80 400 80 MC 260 120 0 0 040 MC 380 120 0 0 020 MC 380 40 0 0 010 SA 260 80 SA 260 110 SA 315 80 SA 280 60 SA 345 70 SA 380 120 SA 345 120 SA 380 40 SA 345 40 SA 300 40

ciao Rusty

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