Amp op ed nmos (esercizio)

[giozh]

ho questo circuito:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

e mi si richiede di calcolare i vari valori del transistor (la corrente di drain, la Vgs e la Vds). Ora, transistor a parte, quello che non mi convince è l'operazionale che si trova li davanti. Che configurazione è? a mio avviso assomiglia ad un comparatore di tensione, mentre un altro mio amico sostiene che sia un buffer. Ora, io escludo il buffer a priori perché se non ricordo male, il buffer riporta al polo invertente l'uscita dell'amp op stesso, mentre questo riporta un valore di tensione preso sul drain. Ho provato a lavorare ipotizzando l'amp op comparatore, e saturo o positivamente o negativamente, ma mi vengono dei valori strani (nel 99% dei testi d'esame il prof. tende a far venire valori interi). Sono giuste le mie ipotesi sull'amp op, o mi sfugge qualcosa?

[simo85]

La tensione sull'entrata invertente è e .

EDIT: il circuito è basicamente un "current sensing", dove se la corrente di carico sul transistore supera un certo valore, si spegne il transistore.

[simo85]

Aggiungo anche questa AN della Linear Technology.
http://www.linear.com/docs/12479

[mctn]

La tensione sul morsetto non invertente è data dal partitore di tensione tra ed e si riporta uguale sul morsetto invertente.
La corrente che scorre sul resistore è dunque pari a .
Per quanto riguarda la tensione sull'uscita dell'Op. Amp, come ha precisato già [user]gohan[/user], si ha che: .

[simo85]

No, non si comporta come un amplificatore non invertente.

Compara appunto la tensione di riferimento sul morsetto non invertente con quella sul morsetto invertente.

[mctn]

Hai ragione ^^ errore eliminato!

[EnChamade]

Ora, transistor a parte, quello che non mi convince è l'operazionale che si trova li davanti. Che configurazione è? a mio avviso assomiglia ad un comparatore di tensione [...]

perché? Assomiglia a tutto tranne che ad un comparatore. Se guardi bene il circuito, è chiuso in retroazione negativa.

[...] mentre un altro mio amico sostiene che sia un buffer.

Dire che l'operazionale è in configurazione di buffer non ha molto senso in questo circuito... però dire che il circuito in esame è un buffer ha invece molto senso.

Ora, io escludo il buffer a priori perché se non ricordo male, il buffer riporta al polo invertente l'uscita dell'amp op stesso, mentre questo riporta un valore di tensione preso sul drain.

Ho capito cosa intendevi dire ma l'hai detta male. Io direi: "un buffer si può realizzare con un amplificatore operazionale se si connette l'uscita con l'ingresso invertente (e non al polo, quello è un'altra cosa...)". Tuttavia vi sono molti altri modi di realizzare un buffer, come ad esempio questo. In realtà non è un buon modo per farlo, anzi è pessimo.
L'analisi è semplice. Supponendo un operazionale ideale e supponendo che il circuito sia dimensionato opportunamente per lavorare in linearità, abbiamo un prelievo di tensione e un confronto di tensione. Di fatto la retroazione impone che la tensione sull'uscita, ai capi di , sia uguale a quella presente sull'ingresso non invertente.
In particolare, dal circuito si ha

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

da cui

La tensione ai capi del MOS sarà

e risolvendo si trova (se non ho sbagliato i conti)

Infine, conoscendo le caratteristiche del MOSFET, si ricava la e quindi la tensione di uscita dell'operazionale.
Ovviamente, se è troppo piccola o troppo grande (quindi se il circuito è dimensionato male), l'operazionale potrebbe saturare e bisogna fare il conto. Purtroppo, senza numeri non si può verificare se si verifica questa condizione...

il circuito è basicamente un "current sensing", dove se la corrente di carico sul transistore supera un certo valore, si spegne il transistore.

Onestamente non l'ho capita.

[simo85]

Onestamente non l'ho capita.

OK, mi sono espresso malem, mi scuso.
Si chiama "Voltage Controlled Current Sink".
Il circuito è anche presente a pag. 36 della AN linkata prima, pipu info anche qui.

[mctn]

Hai ragione ^^ errore eliminato!

Quindi il mio non era un errore? Inizialmente anche io ero del parere si trattasse di una configurazione non invertente.. Però non capivo che senso avesse la connessione dell'operazionale sul gate del transistore, quindi ho pensato che fosse più plausibile la soluzione fornita da [user]gohan[/user]. Riflettendoci, però, la tensione al morsetto invertente dev'essere fissata in qualche modo, e se è vero che l'operazionale è in configurazione NON invertente, è a fissare la corrente su e NON è, viceversa, la corrente a fissare la tensione. Comunque questa discussione mi è stata utile per ripassare l'utilizzo in retroazione dell'Op. Amp. Grazie a EnChamade per la chiarificazione sulla configurazione e a [user]gohan[/user] per aver fornito il riferimento sul voltage-controlled current sink.

[giozh]

Ringrazio tutti per l'interesse. Alla fine era come dicevate voi, ed i conti tornano. Purtroppo non mi era venuto proprio in mente di considerare il corto circuito virtuale tra l'invertente ed il non invertente
Grazie ancora.