Non so se era sottinteso nel tuo schema, ma separa bene polarizzazione e segnale:
Mi pare di aver capito che le specifiche si traducano fondamentalmente in guadagno=100 e THD<0.3%.
[quote="FM4ker"]sto invece avendo più difficoltà nel progettare i primi due stadi, perché a 8kHz ottengo dei valori di THD superiori al 10%.
Mi pare di aver capito che le specifiche si traducano fondamentalmente in guadagno=100 e THD<0.3%.
[quote="FM4ker"]sto invece avendo più difficoltà nel progettare i primi due stadi, perché a 8kHz ottengo dei valori di THD superiori al 10%.
10% è alto, significa che l'uscita ti satura. Ho l'impressione anche io che non stai polarizzando bene gli stadi.
[quote="FM4ker"]Con due stadi di questo tipo ottengo dei valori ottimi di guadagno (anche superiori a 100), ma nel momento in cui considero i MOS reali con r0 finita il guadagno crolla.
Probabilmente utilizzi come carico un valore troppo alto, che si avvicina molto alla
del transistor. Ti consiglio di riprendere il circuito con carichi resistivi e vedere cosa puoi tirare fuori da quello.Come dice
GioArca67, oltre a una polarizzazione ben fatta, l'uso di una degenerazione di source ti aiuta a linearizzare l'operazione e ti riduce il THD a discapito di un guadagno più basso, però mi sembra che la riduzione di THD sia più alta, va con [unparseable or potentially dangerous latex formula].Se consideri un common source senza degenerazione (source a massa), supponendo il MOS in saturazione e usando la legge quadratica, quando gli dai in pasto un'armonica di
con ampiezza 
e pulsazione 
, sulla corrente ti ritrovi la generazione di un'altra armonica a 
, con 
.Se ora aggiungi una resistenza di degenerazione, ti ritrovi un sistema di questo tipo:
Gli aggiungi cioè una retroazione che "desensibilizza" il sistema dai segnali non voluti. Il blocco [unparseable or potentially dangerous latex formula] è un blocco non lineare che rappresenta la tua funzione di trasferimento del MOS. Linearizzando questo sistema ottieni qualcosa di simile:
In pratica suppongo che il mio sistema amplifichi l'armonica di base con il guadagno linearizzato (la
) e in più introduca nel loop un'armonica a 
.Siccome tu piloti sempre il gate (
), hai due vantaggi rispetto allo stadio senza 
: - Riduci l'ammontare di tensione che cade sulla
, che ora diventa 
.- Il guadagno d'anello che introduci va ad abbassare la seconda armonica generata al suo interno. In pratica, mentre a pulsazione
il sistema regola il valore che si trova come riferimento all'ingresso, a il riferimento da regolare è nullo perchè tu non hai quell'armonica in ingresso: questo segnale viene visto alla stregua di un disturbo, e in quanto tale il loop agisce con il suo guadagno d'anello riducendolo di un valore [unparseable or potentially dangerous latex formula].La combinazione di questi due elementi fa sì che il THD si riduca di un valore [unparseable or potentially dangerous latex formula] rispetto a un common source senza degenerazione.
Detto ciò, sapendo che il guadagno vale
e [unparseable or potentially dangerous latex formula] puoi calcolarti analiticamente in prima approssimazione gli ingredienti che ti servono per stare dentro ai requisiti di guadagno e distorsione richiesti.
MarcoD, riguardo i tuoi calcoli in [6] vedi che la tensione di alimentazione è di 10 V non di 5 (alimentazione duale)...
A parte possibili malintesi, non condivido.
Il carico è fra l'uscita e il riferimento comune. Il carico viene alternativamente "tirato su" a + 5V da un MOS o "tirato giù" a -5 V dall'altro MOS, si parla di potenza massima in continua assorbita, quindi la corrente massima di ogni ramo dovrebbe essere 0,5 W / 5 V = 0,1 A.
La corrente massima media di ogni ramo dovrebbe essere la metà, ma i rami sono due , ritorna 0,1 A
MarcoD, riguardo i tuoi calcoli in [6] vedi che la tensione di alimentazione è di 10 V non di 5 (alimentazione duale)...come polarizzi lo stadio di ingresso? ti sei persa la retroazione?
ti chiedo come lavorano i 4 mosfet speculari? quelli collegati a RM1, RM2, Rpp, servono per la polarizzazione d'uscita? non l'ho mai vista....
ti chiedo come lavorano i 4 mosfet speculari? quelli collegati a RM1, RM2, Rpp, servono per la polarizzazione d'uscita? non l'ho mai vista....
Grazie a tutti per le risposte.
Provo a rimettere un pò in ordine le mie idee.
la tensione è in Vp.
vuol dire che a fronte di una sinusoide di ingresso a 1mV devo ottenere in uscita una sinusoidi con ampiezza minima di 100mV.
Il carico è di 100ohm
La questione della distorsione in frequenza la lascio un attimo da parte perché potrei avere sbagliato qualche impostazione sul simulatore (uso orCAD PSIPCE).
Questo è lo schema che ho pensato di utilizzare.
Ho fatto delle altre prove aumentando la tensione di overdrive a 2 volt per ogni MOS, inoltre ho provato ad utilizzare uno schema di amplificazione con generatore di corrente al drain in parallelo alla resistenza di drain.
Ho scelto una corrente di 55 uA cosi da utilizzare un generatore da 50 uA e massimizzare il valore delle resistenza così da massimizzare il guadagno. Con due stadi di questo tipo ottengo dei valori ottimi di guadagno (anche superiori a 100), ma nel momento in cui considero i MOS reali con r0 finita il guadagno crolla.
Ora stavo pensando ad uno stadio solo polarizzato in modo da avere una tensione di bias in uscita vicina a 0 così da poter inserire una resistenza di retroazione e avere una massa virtuale al gate.
Provo a rimettere un pò in ordine le mie idee.
La tensione in ingresso è in Veff o Vpp ?
la tensione è in Vp.
E' l' escursione minima del segnale in uscita?
L'uscita di potenza è su un carico? Quale: 8,16,32, 600 ohm ?
vuol dire che a fronte di una sinusoide di ingresso a 1mV devo ottenere in uscita una sinusoidi con ampiezza minima di 100mV.
Il carico è di 100ohm
La questione della distorsione in frequenza la lascio un attimo da parte perché potrei avere sbagliato qualche impostazione sul simulatore (uso orCAD PSIPCE).
Riporta lo schema di massima di tutto l'amplificatore.
Questo è lo schema che ho pensato di utilizzare.
Ho fatto delle altre prove aumentando la tensione di overdrive a 2 volt per ogni MOS, inoltre ho provato ad utilizzare uno schema di amplificazione con generatore di corrente al drain in parallelo alla resistenza di drain.
Ho scelto una corrente di 55 uA cosi da utilizzare un generatore da 50 uA e massimizzare il valore delle resistenza così da massimizzare il guadagno. Con due stadi di questo tipo ottengo dei valori ottimi di guadagno (anche superiori a 100), ma nel momento in cui considero i MOS reali con r0 finita il guadagno crolla.
Ora stavo pensando ad uno stadio solo polarizzato in modo da avere una tensione di bias in uscita vicina a 0 così da poter inserire una resistenza di retroazione e avere una massa virtuale al gate.
A me sembra che l'amplificatore debba amplificare 100, come rapporto fra minima tensione in uscita e minima tensione in ingresso (100mV/1mV)
Esplicito solo qualche calcolo di dimensionamento di massima:
Basandomi sui dati (in verità un poco dubbi):
500 mW potenza max assorbita / +5 V alimentaz = 0,1 A corrente massima assorbita.
5 V / 0,1 = 50 ohm carico dall'amplificatore di potenza, trascurando perdite e limiti di escursione varie.
probabilmente il carico è il valore standard di 32 ohm.
5 V / 10 mV = 500 amplificazione complessiva dell'amplificatore (due stadi con guadagno x 25 ?)
Vin = 1 ÷ 10 mV e frequenza 1kHz ÷ 8kHz con resistenza serie di 100 ohm
Alimentazione: +/- 5V
THD massima: 0,3%
Massima potenza dissipata dal circuito: 500mW
Basandomi sui dati (in verità un poco dubbi):
500 mW potenza max assorbita / +5 V alimentaz = 0,1 A corrente massima assorbita.
5 V / 0,1 = 50 ohm carico dall'amplificatore di potenza, trascurando perdite e limiti di escursione varie.
probabilmente il carico è il valore standard di 32 ohm.
5 V / 10 mV = 500 amplificazione complessiva dell'amplificatore (due stadi con guadagno x 25 ?)
lelerelele mi sembra tu stia considerando le specifiche dello stadio finale ma lo schema postato su cui hai ragionato è solo quello del primo stadio di ingresso.sto valutando l'uscita, devi avere 100mV minimi, il che significa su uno speaker da 8 ohm 12mA, che darebbero al resistore di pullup una caduta di 90V!
Considera che lo stesso resisitore, avrà una polarizzazione DC diciamo a meta tensione di alimentazione, quindi l'escursione verso l'alto sarà la metà della tensione di alimentazione, secondo me non riuscirai mai con un carico da 8ohm, è diversa l'impedenza di uscita?
anche la polarizzazione del gate, mi sa bassa, considerando anche un mosfet con gate sensibile, un paio di volt li perdi, secondo me, quindi il gate deve essere almeno 2V piu alto del source,
mah forse con il 200 ohm verso massa potrebbe andare....
Sul Vout avrai un condensatore di disaccoppiamento?
Considera che lo stesso resisitore, avrà una polarizzazione DC diciamo a meta tensione di alimentazione, quindi l'escursione verso l'alto sarà la metà della tensione di alimentazione, secondo me non riuscirai mai con un carico da 8ohm, è diversa l'impedenza di uscita?
anche la polarizzazione del gate, mi sa bassa, considerando anche un mosfet con gate sensibile, un paio di volt li perdi, secondo me, quindi il gate deve essere almeno 2V piu alto del source,
mah forse con il 200 ohm verso massa potrebbe andare....Sul Vout avrai un condensatore di disaccoppiamento?
Per limitare la distorsione devi polarizzare correttamente il MOS, a me sembra che tu abbia una VGS troppo piccola.
Supponiamo la distorsione solo dovuta alla 2^ armonica (HD2) e trascurando per il momento Rs hai
THD=Vgs/(4(VGS-VT)) quindi VGS-VT=50mV/(4*0,003)=4,16V quindi VGS=4,66V
La caduta sulla R2 (81K nel tuo caso) deve essere di 4,66V.
Quindi il punto centrale del partitore a -0,33V
Scegli le tue R1 ed R2 e riprova, saranno quasi uguali (es 120k e 100K).
Prova a calcolare che gm ottieni con questa polarizzazione e quindi a trovare la massima RD tale da non uscire dalla zona di saturazione in modo da avere un'idea su come sceglierla in base al guadagno che vuoi.
Considera che la degenerazione di source (Rs) ti migliora la THD di un fattore (1+gmRs), ma ti peggiora il guadagno.
Supponiamo la distorsione solo dovuta alla 2^ armonica (HD2) e trascurando per il momento Rs hai
THD=Vgs/(4(VGS-VT)) quindi VGS-VT=50mV/(4*0,003)=4,16V quindi VGS=4,66V
La caduta sulla R2 (81K nel tuo caso) deve essere di 4,66V.
Quindi il punto centrale del partitore a -0,33V
Scegli le tue R1 ed R2 e riprova, saranno quasi uguali (es 120k e 100K).
Prova a calcolare che gm ottieni con questa polarizzazione e quindi a trovare la massima RD tale da non uscire dalla zona di saturazione in modo da avere un'idea su come sceglierla in base al guadagno che vuoi.
Considera che la degenerazione di source (Rs) ti migliora la THD di un fattore (1+gmRs), ma ti peggiora il guadagno.