stabiltà dell'ampli

Michele Ancis ha scritto:

configurazione a

Sì. gli emitter followers possono fare dei pasticci quando vedono un carico capacitivo (non mi ricordo più come ma in pratica possono arrivare a formare degli oscillatori Colpitts parassiti)

Sì. Dai in pasto al circuito un segnale sinusoidale e vai a vedere come si comporta: quando la simulazione si incanta - rallenta molto senza però segnalare problemi espliciti di convergenza - vuol dire che ha incontrato dei problemi tra cui spesso dei burst di oscillazioni (in genere dalle parti delle centinaia di kHz in sù). Ciò succede soprattutto quando si hanno, oltre a carichi "sporchi", delle compensazioni "al pelo", cioè giusto calibrate sul guadagno ad anello aperto nominale del circuito. Poiché in realtà il guadagno ad anello aperto è abbastanza variabile (dipendente dall'ampiezza del segnale e dall'assorbimento del carico ? nel caso poi il carico sia anche parzialmente reattivo, il guadagno ad anello aperto tende a variare "sfasato" rispetto alle variazioni del segnale: in pratica non solo ti ritrovi un fattore di retroazione dipendente dall'ampiezza ma anche dalla fase del carico) ti puoi ritrovare ad avere delle compensazioni insufficienti anche se, a tavolino, i conti ti tornano.

Inoltre bisogna pure tener conto che il "polo dominante" compensa sì l'intero amplificatore ma nulla garantisce che, tra stadio e stadio, non vi possano essere bande passanti al di sopra di quella definita dal polo (e conseguenti instabilità). Un caso abbastanza tipico - e stronzo

- è quando il secondo stadio amplificatore di tensione di un ampli composto da differenziale, VAS e buffer di corrente in uscita è preceduto da un inseguitore di emettitore (come è in pratica nello schema che Giuseppe ha mandato pure anche a me); questo stadio va "curato" in quanto la compensazione a polo dominante è in questo caso una vera e propria retroazione tra due stadi... e bisogna stare attenti a che non "impazzisca". La stessa cosa vale per tutti i circuiti "complessati" in cui uno stadio "equivalente" è in effetti composto da più dispositivi attivi (cascodi, differenziali incrociati, triplette di vario genere, Sziklay ecc.) perché in pratica bisogna curare che ciascun dispositivo "corra" alla stessa velocità di tutti gli altri (una analogia mentale che può aiutare è quella con il treno: tutti i vagoni devono cambiare velocità della stessa quantità e negli stessi tempi - l'accelerazione deve essere identica per tutti i vagoni); se qualcosa cambia si possono avere, transitoriamente ma non è detto, dei ringings interni che possono dare dei guai. Insomma quando si ha a che fare con circuiti che svolgono funzioni "equivalenti" va sempre tenuto presente che la parola "equivalente" non è sinonimo di "uguale"...

Ciao! Piercarlo

io ho fatto più simulazioni nel tempo in quasi tutte le condizioni possibili e il circuito funziona bene. I transistor li ho scelti porpiro in modo da garantire stabilità dell'ampli. infatti tra le varie prove ho utilizzato dei tip29-30 nel VAS e il circuito in questo caso si comportava come hai descritto tu, cioè oltre lla sinusoide aspettata l'uscita aveva sovrapposta a questa delle oscillazioni a frequenza elevata.

il condensatore che sta tra l'uscita del VAS e l'ingresso fa proprio da "retroazione stabilizzante" in quel punto. Cmq lo schema del solo ampli come te l'ho inviato è giò stabile di per se. grazie a tutti

p.s. grazie anche a franco anche se non riesco più a postargli in privato

(...)

Bho, è da un po' che Franco posta a singhiozzo. Gli auguro di stare bene e che non l'abbiano troppo "cucinato" con il lavoro. Intanto ci si arrangia... sperando di non spararle troppo grosse!

Ciao!

salve mi aggancio a questo thread sulla stabilita' per fare una domanda a gente che sicuramente ne capisce analisi di sistemi retroazionati "a manina", quindi senza simulazioni SPICE; fin che si ha a che fare con schemi a blocchi, A, beta e sommatori, con la teoria dei controlli automatici, si sbroglia "facilmente" lo schema fino ad arrivare a configurazioni canoniche,serie parallelo e retroazione Per passare da schema elettrico a schema a blocchi mi risulta piu' problematico, nel senso che dai vari Sedra-Smith, Gray-Mayer mi sembra la procedura sistematica sia

-identifica sorgente e schematizza come Thevelin/Norton

-identifica carico (in generale impedenza ingresso stadio a valle)

-identifica blocco di andata (impedenza di ingresso, generatore pilotato di tensione/corrente/transimpedenza/transresistenza con relativa resistenza di uscita serie/parallelo

-percorri la maglia di ingresso (o uscita) e cerca eventuali nodi che portano alla maglia di ingresso o elementi in comune con questa

-stacca la rete cosi' trovata e a seconda del tipo (ss sp ps pp) traccia l'equivalente a parametri h,z,y,...

-calcola la funzione di trasferimento del blocco A tenendo conto dell'effetto di carico dato dalle z11f e z22f (o h11f...) e calcola il beta

fin qui tutto bene, domanda la procedura sopra come si modifica nel caso di anelli a retroazione multipla? fin che si parla di schemi a blocchi, penso sia lecito "splittare" il nodo sommatore e passare quindi a due retroazioni "annidate" da risolvere al solito ma come arrivo a trovare gli A,beta1 e beta2? esempio banale nello schema fidocad in fondo, prendendo come uscita Ic dovrebbe essere un integratore non invertente, ma io prendo come uscita vout Ho, o almeno mi sembra di vedere, una retroazione positiva (parallelo-parallelo) e una negativa(serie-parallelo) E qui mi blocco, nel senso che sarebbe anche facile calcolare i due beta, ma poi? "carico" il blocco A con le x11+ x11- x22+ e x22- (dove x=z,h,y,g)? La fdt del blocco A come la calcolo? nel senso Vo/Ii (parallelo-parallelo) o Vo/Vi (serie parallelo)? Grazie a chi mi chiarira' un po le idee, o mi consiglerà un libro che le chiarisca ciao cesco

Ciao Non sono un grande esperto di reader, quindi piu' che dirti che io ti leggo in quel modo ,altro non so. Uso da sempre FreeAgent per le news.

Comunque Netiquet sconsiglia da sempre l'uso delle lettere accentate.

Era comunque solo un avviso e mi piacerebbe sapere se gli altri ti leggono bene o se invecchiando sto diventando un brontolone !!!

Ciao Giorgio

Giorgio Montaguti ha scritto:

Stai diventando un brontolone! :-)

Ciao! Piercarlo

cesco ha scritto:

Un libro che dovrebbe chiarire i tuoi come altri problemi è

"Sol Rosenstark - Feedback amplifier principles" - McGraw-Hill

come mi aveva segnalato Franco un paio di anni fa. Purtroppo in biblioteca esiste solo al Poli di Torino (almeno questo è quello che mi dicono i cataloghi di biblioteche on-line).

Quanto al resto dei problemi sinceramente sono un po' al di là delle mie conoscenze di praticone. Tra qualche anno forse... :-)

Ciao! Piercarlo

Lascia perdere quelle brutte cose che ti hanno insegnato sull'identificare A e beta, trovare il tipo di retroazione, usare le matrici apposite... :-). Sono tutte balle, complicate e inutili.

Per valutare la stabilita` di un circuito (anche con piu` anelli di retroazione) ci sono un paio di metodi abbastanza rapidi e semplici.

Un altro metodo, derivato dai precedenti, viene utilizzato per calcolare il guadagno di anello con spice, e addirittura per *misurare* il guadagno di anello.

Adesso ti lascio la suspence, se riesco nel week end provo a rispondere.

Per il tuo circuito di sotto (che e` semplice) definisci un beta+ e un beta- e il beta complessivo, quello che serve, e` dato dalla differenza dei due. Questo funziona solo perche' l'operazionale fa lui la differenza. Quelli cui mi riferivo io sono invece generali.

Se non sapessi chi sei, nel senso della tua fama sul NG, il primo pensiero che mi verrebbe in testa e' "questo e' pazzo" Conoscendo invece, dalle risposte date sul NG, la tua mostruosa (in senso buono) preparazione, mi viene da chiedere "se esistono metodi semplici e generali per il calcolo della stabilità, per quale sadica ragione su nessun libro, dispensa, application note, lecture note, altro, nessuno ne fa cenno?" Prima di postare ho torchiato abbastanza google, ma con chiavi tipo "multiple feedback" circuit multi feedback circuit o simili saltava fuori veramente poco

spice... che bella parola :-)

Grazie Non pretendo certo un trattato sulla stabilità in un post su un NG, mi basterebbe anche qualche indicazione generale e/o qualche link di approfondimento Quello che mi manca è un "ponte" tra elettronica e controlli automatici, se poi ci sono metodi che permettono l'analisi senza passaggio agli schemi a blocchi tanto meglio

Ok, ma anche in questo caso, la retroazione negativa e' (oddio, " e' " e' un verbo troppo forte, meglio "mi sembra sia") serie-serie, quella positiva parallelo-serie, quindi beta- ha le dimensioni di una resistenza, beta+ è adimensionale, come diceva la mia maestra elementare, sommo cavoli e patate?

grazie ciao cesco

Ciao Piercarlo

Effettivamente gia' mi sfioro' questo sospetto !!!

Abbiate pazienza !!!

Ciao Giorgio

Rispondo a questo, visto che si fa prima, se poi ho tempo scrivo il post promesso. Se studi solo la stabilita`, annulli il generatore di ingresso: a questo punto non sai piu` dove sia l'ingresso, e le due retroazioni sono uguali, entrano su due morsetti che fanno la differenza di tensione. Per quello che dicevo che puoi calcolare la differenza dei beta, ciascuno definito come rapporto di tensioni.

Se invece vuoi l'impedenza di ingresso (dove il generatore di ingresso c'entra) o la funzione di trasferimento, dove gli zeri della funzione dipendono da dove metti l'ingresso e l'uscita, devi aspettare l'altro post :-).

Ciao

Mica e` detto che sia tutto a posto :-)

Basta cercare bene, e qualcosa si trova. Ci sono due libri che in qualche modo ne parlano: uno e` il sol rosenstark, Feedback Amplifier Principles, l'altro il vatche vorperian, Fast Analytical Techniques for Electrical & Electronic Circuits, Nordholt, design of high-performance negative-feedbak amplifiers (tesi di dottorato di uno studente di delft: procurarmi questo libro e` stata dura!).

Poi ci sono un po' di articoli sulle transactions on education, sull'international journal of electronics (middlebrook), su application notes della HP...

Quando insegnavo queste cose, usavo questi metodi (e altri dello stesso genere, magari due conti semplici piuttosto che uno complicato).

Metodo rosenstark, valido per qualunque retroazione, singola o multipla, purche' ci sia solo un generatore pilotato (o ce ne sia uno attraverso cui passano tutte le retroazioni. Per retroazioni multiple e generatori pilotati multipli, la cosa e` piu` incasinata).

La prima cosa e` trovare il guadagno di anello T, da cui dipende anche la stabilita` e con cui si trova il guadagno Af del circuito (qualuqnue sia la grandezza di ingresso e di uscita).

In alcuni casi e` relativamente facile suddividere il circuito in blocco A e beta, ma la cosa e` assolutamente inutile.

Procedura. Si individua un generatore pilotato (di corrente o tensione, fa lo stesso, di guadagno K, pilotato dalla grandezza p), e si lavora su quello. Si annullano tutti i generatori indipendenti e si mette al posto del generatore pilotato un generatore indipendente dello stesso tipo (tensione o corrente) di valore Xp qualunque. Si calcola quanto vale la grandezza pilota che viene attivata dal generatore Xp.

Nel caso del circuito che avevi indicato, al posto del generatore di tensione Ad*Vd metti un generatore indipendente Vp. Calcoli quanto vale la tensione differenziale Vd che viene eccitata da Vp. Per calcolare Vd devi andare dall'uscita verso Vd, passando per le due reti di retroazione. Non ti interessa sapere di che tipo sono, basta trovare il valore di Vd (sono due partitori, se consideri infinita la resistenza differenziale di ingresso).

Una volta che hai trovato il pilota p dell'ex genratore dipendente (ex perche' lo hai sostituito con uno indipendente), il guadagno di anello T e` dato da

T=-(K*p)/Xp

(in pratica potresti solo mettere in un angolo il generatore pilotato, sostituirlo con uno indipendente e vedere quanta tensione o corrente salta fuori dal generatore pilotato che avevi messo in un angolo).

Il guadagno di anello e` sempre adimensionato (p*K da` il valore generato dal generatore dipendente, che hai sostituito con uno Xp dello stesso tipo, quindi il rapporto e` adimensionato).

Dato T puoi calcolare la stabilita` del circuito, studiando il margine di fase, diagramma di nyquist...

Adesso calcoliamo il guadagno vero del circuito.

Si puo` dimostrare che il guadagno vero Af vale

Af=Ainf*T/(1+T)+A0/(1+T)

Ainf e` il guadagno ideale che si avrebbe se K tendesse a infinito, mentre A0 e` il guadagno di feed-thru, che si avrebbe se il generatore pilotato avesse K=0. Di solito basta il termine in Ainf, ma per completezza (specie ad esempio con transistori o mos discreti) c'e` anche A0.

Ainf e` semplice da calcolare: se K va ad infinito, vuol dire che la grandezza pilota e` nulla, e queste sono le solite regole per calcolare il guadagno ideale di un circuito ad oparazionali. Per A0 basta annullare il generatore pilotato: rimane il piu` delle volte una rete passiva, facile da risolvere. Se il circuito non e` ad op amp, si sa che il pilota e` nullo e si propaga all'indietro questa informazione per trovare quale deve essere l'uscita che da` questa condizione.

Nota che ho trovato il guadagno di anello e il guadagno senza preoccuparmi di sapere che tipo di anelli di feedback ci fossero.

Per le impedenze fra due morsetti (ingresso, uscita... stesso metodo) si usano invece le relazioni di blackman.

Per il calcolo bisogna fare tre conti. Si deve trovare il guadagno di anello Toc del sistema con i due morsetti ai quali si vuole l'impedenza APERTI. Il guadagno di anello si trova come detto prima. Se ad esempio si lavora sull'impedenza di uscita non si deve collegare nessun carico, se si vuole l'impedenza di ingresso si deve togliere la sorgente.

Poi si calcola di nuovo il guadagno di anello Tsc con i morsetti sui quali si vuole l'impendenza chiusi in cortocircuito. Ad esempio se la retroazione preleva la tensione di uscita, Tsc vale zero. Se invece si vuole la impedenza di ingresso Tsc corrisponde al T calcolato prima (per la stabilita`) se il generatore di ingresso e` un generatore di tensione.

Infine si calcola la impedenza Zd ai due morsetti quando il generatore pilotato e` "morto" cioe` K=0. La cosa di solito e` semplice perche' il sistema si riduce a una rete passiva.

Infine l'impedenza ai morsetti vale Zf=Zd*(1+Tsc)/(1+Toc).

Questo e` un possibile modo di procedere.

Altre tecniche di questo tipo si basano su una tecnica chiamata double null injection ed extra element theorem, un cui accenno trovi qui:

Nota che non ho mai usato l'espressione "tagliare l'anello", che di solito porta male. Semplicemente, per i conti con carta e penna, si deve sostituire un generatore dipendente con uno indipendente.

Vediamo adesso brevemente come si fa con spice e come si misura in lab il guadagno di anello.

Bisogna trovare una sezione del circuito in cui ci sia un forte squilibrio di impedenze, molto basso alle spalle, e molto alto guardando in avanti (c'e` anche la versione duale).

Si mette in serie all'anello un generatore di tensione qualunque Vx, come nella figura che segue:

Il guadagno di anello T vale T=-Vou/V1

Da notare che le tensioni sono vettoriali, e quindi hai T in modulo e fase.

Cambi la frequenza del generatore e misuri il guadagno frequenza per frequenza. Il generatore flottante si puo` fare con un trasformatorino, o un sommatore...

Quello che si misura non e` esattamente il guadagno di anello, ma se le impedenze sono sbilanaciate (la Ru dell'operazionale open loop molto minore delle resistenze di feedback), la misura e` giusta fin oltre la frequenza di crossover. Se il generatore di prova e` reale, ha una impedenza in serie, la misura non cambia.

Il vantaggio CLAMOROSO di questo metodo e` che non si fa nessun taglio dell'anello. Nel circuito reale (e anche su spice) se si tagliasse la restroazione in continua, il circuito saturerebbe!

Questo si trova su un vecchio articolo di middlebrook sull'international journal of electronics.

Altra bibliografia ce l'ho in ufficio.

Bene, e` tardissimo, spero di non aver scritto troppe cose sbagliate.

Il Sun, 30 Nov 2003 01:36:48 +0100, Franco ha scritto:

Questo lo conoscevo!

Mi permetto di completare fornendo la versione senza tagli :-) In generale le misure sono due, la prima è quella che hai indicato e serve per trovare Tv = -Vou/V1. La seconda è una misura duale, fatta in questo modo:

e serve per trovare Ti = I2/I1. Il guadagno d' anello è poi T = (Tv*Ti - 1) / (Ti + Tv + 2)

E' chiaro adesso perchè consigliavi di trovare un punto in cui le impedenze sono squilibrate: in tal modo si rientra in uno dei due casi limite di quella formula, e si trova T ~= Tv oppure T ~= Ti, e basta una misura sola.

Anche questa seconda misura non interrompe la retroazione nè modifica le funzioni di trasferimento della rete, visto che si tratta di porre un generatore di corrente Ix in parallelo, questa volta, alla linea di retroazione.

E, incredibile, pure sullo Jaeger! Anche se lo "dimostra" per un caso particolare, quando invece è una tecnica generale.

Aloha.

(...)

Tra il tuo e quello di Franco sono i due più bei post che abbia visto da un sacco di tempo! Ora mi metto a digerirli con calma... :-)

Ciao! Piercarlo

cosa dire,

impressionante

preciso chiaro completo coinciso

grazie

in un altro thread un tipo ti ha definito il suo "riferimento culturale", sottoscrivo in pieno veramente, oltre a saper le cose, le sai anche spiegare, e bene!!

cesco