Log-Amp, una perla misconosciuta

[boiler]

Pensavo di scrivere un articoletto, ma c'è poca carne, quindi lo metto qui.

Quando si studiano gli op-amp si finisce sempre per dover risolvere un esercizio in cui c'è un diodo nel feedback path. Si scopre che l'amplificatore ha così una caratteristica logaritmica e ci si chiede se il professore non potrebbe cercarsi una donna invece di inventarsi certi esotismi inutili.

Qualche anno dopo il collega fisico arriva e ti dice "senti, è una figata, misuriamo questo così e cosà e ci facciamo un'applicazione sfiziosissima". E tu gli chiedi "ok, quale intervallo dobbiamo coprire" al che lui risponde "mah, dalle 100 pA alle 300 uA". Dopo che il defibrillatore ha fatto il suo lavoro gli fai notare che sono 7 ordini di grandezza.

Ed è qui che interviene la moderna industria dei semiconduttori. Il nostro professore nel frattempo si è trovato una donna e la notte ha di meglio da fare che collegare diodi ad opamps. In compenso Texas Instruments e combriccola integrano su un unico chip un paio di opamps e dei buoni diodi, il tutto matched, compensato in temperatura e con un bell'amplificatore differenziale in uscita.
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/log114.pdf
Beh... in realtà TI incassa, il lavoro l'ha fatto Burr-Brown.

qual è il bello di una caratteristica logaritmica? Una piccola variazione a basse correnti di ingresso risulta in una grossa variazione in uscita, cosa che la rende misurabile. Al contrario, grosse variazioni ad alti valori vengono compresse in modo da poter restare entro un intervallo di tensioni d'uscita utili.

Oggi ho montato il circuitino per il collega fisico.

È una delle cose piú sensibili che abbia mai costruito.

Il sistema ottico è nella scatola argentata davanti all'oscilloscopio. È fatta di poliuretano espanso coperto su ambo di lati di alluminio, adempie così alla funzione di isolante termico, ottico ed elettrostatico. Il coperchio è sigillato con nastro ottico. Sul fondo ci sono alcuni buchi per far passare i cavi (è appoggiata su dei distanziali) anch'essi isolati con nastro ottico. All'interno c'è sul fondo uno strato di cartoncino ottico nero, sopra un blocchetto di POM in cui è fresato il sistema ottico e la board con l'amplificatore logaritmico.

Nella scatoletta argentata brutta ci sono i collegamenti dei cavi e un iniettore di segnale per LED.

Il source-meter a destra sta pilotando il LED in CW alla mirabolante corrente di 200.2 nA
Il guard pilota le schermature elettrostatiche.
Il segnale in uscita lo leggo sul multimetro a sinistra.
L'oscilloscopio mi serve per monitorare il rumore e la stabilità del segnale (se stacco il guard, posso usarlo come theremin ).
Il power-meter ottico mi dice quanto arriva al fotodiodo (a valle di uno splicing 50:50). In questo momento abbiamo 194 pW. Sono abituato a lavorare con segnali ottici deboli, ma non so se vi rendete conto di cosa siano 194 pW!

Sul multimetro ho l'equivalente di 52 pA attraverso il fotodiodo.

Tutto questo per dire che il sistema è sensibilissimo e soggetto a parecchi disturbi. Nonostante...

Abbastanza impressionante, no? Ho decine di miglaia di euro di strumentazione, ma non possono permettersi di comprarmi Matlab e devo fare i grafici con Excel...
Ah, no... volevo dire un'altra cosa...
È impressionante la linearità della misurazione (ovviamente su un grafico log-log) su un intervallo di correnti che vanno dalle 10 nA a oltre 1 mA (sull'asse delle x c'è la corrente attraverso il LED di eccitazione in uA).

Quindi il titolo dell'articolo sarebbe appunto stato Log-Amp, una perla misconosciuta.
Sottotitolo: come ti misuro in scioltezza 7 ordini di grandezza.

Saluti Boiler

[WALTERmwp]

Ciao boiler

Pensavo di scrivere un articoletto, ma (...)

puoi sempre ri-pensarci, e se pensi che sia poca roba, a prescindere da eventuali comparazioni, lo puoi arricchire con dettagli che hai omesso nel Post, anche cose che ti paiono ovvie ma in pratica utili e significative ai più.
Mio parere.

Saluti

[Orionis]

boiler

Ho decine di miglaia di euro di strumentazione

Che invidia

Ma tu fai questo di lavoro ?
Non hai bisogno di un aiutante (posso spazzolare il banco, lucidare l'oscilloscopio, stendere i cavi ad asciugare...)

Battute a parte,
Bell'esempio applicativo, grazie

[Sjuanez]

boiler mi sono sforzato di capire e ho capito solo che sai il fatto tuo, che esistono oscilloscopi grandi come televisori e che voglio del nastro ottico qualunque cosa sia !

Complimenti, anche se da uno che salda led. A proposito: se questo non meriterebbe un articolo, io che ci faccio con la mia lampada zen?

Salutone

[boiler]

Al momento mi manca anche un po' il tempo per scrivere un articolo decente, ma magari visto che sembra interessare piú avanti ci penso. Adesso sono occupato con il lavoro (sì, Orionis, lo faccio di lavoro).

Boiler