Progetto con limitatore a zener e operazionale

[erik992]

Salve sono uno studente di ingegneria elettronica. Vorrei chiedere a qualcuno un quesito riguardo un problema di elettronica analogica. Allego l'immagine del compito.
Ho seri dubbi sul fatto che questo circuito possa funzionare come richiesto nel primo punto. Nel senso non capisco come faccia il MOS ad accendersi. Il limitatore dello tener dovrebbe creare una tensione di 1.5 V duale per fare funzionare l'operazionale. Ma con questi conti non riesco a soddisfare le richieste visto che per avere il massimo SNRq bisogna che la Vs sia 3V, per non avere rumore di sovraccarico. Qualcuno può darmi una mano?

[BrunoValente]

Provo a dirti qualcosa, considera però che non ho frequentato l'università e perciò i miei ragionamenti potrebbero non essere adeguati/corretti, quindi da prendere con le pinze.

Il circuito serve a convertire la corrente assorbita dal carico RL in una tensione da dare in pasto all'ADC e lo fa misurando la caduta di tensione sul resistore di shunt Rs che si trova in serie al carico ma che essendo di piccolo valore non altera significativamente la tensione ai suoi capi che quindi si scosta poco da Vps.

Lo zener fa cadere 3V ai suoi capi, quindi l'operazionale è alimentato con quella tensione e precisamente con il rail positivo a +12V e quello negativo a +9V. I tre operazionali proposti sono tutti adatti a lavorare con 3V di alimentazione.

Per avere la massima precisione conviene scegliere un valore più alto possibile per Rs che, essendo limitato dalla massima potenza consentita di 1W, a 10A corrisponde a 0.01ohm e fa cadere 0.1V.

L'operazionale deve essere in grado quindi di accettare agli ingressi una escursione di tensione che va da -0.1V a 0V rispetto alla tensione del rail positivo e questo taglia fuori il tipo B che al massimo accetta -0.2V dal rail positivo.

Il valore di Rs1, rispettando il rapporto Rs1/Rs imposto, è quindi pari a 100ohm e considerando che ai sui capi cade lo stesso valore di tensione che cade ai capi di Rs ne segue che alla massima corrente di 10A nel carico produce una corrente massima di 1mA che entra nel mosfet e transita in R0.

Il valore di R0 si ricava immediatamente considerando che con 1mA deve produrre una caduta di 3V, quindi R0=3kohm.

Se capisco bene il mosfet inizia a condurre con una tensione di 1.3V tra source e gate, occorre quindi che la tensione di uscita dell'operazionale possa salire fino a 1.3V al di sotto del rail positivo e mi pare che sia il tipo A che quello C siano idonei.

Ancora se capisco bene, con una corrente di drain di 1mA la tensione tra source e gate incrementa di 1V, vuol dire che la minima tensione a cui deve riuscire a scendere l'uscita dell'operazionale rispetto al rail positivo Vale -0.1V-1.3V-1V=-2.4V, che dal rail negativo corrisponde a 3V-2.4V=+0.6V e ancora A e C sembrerebbero entrambi adeguati.

Credo che la scelta migliore sia C perché ha una tensione di offset inferiore rispetto ad A.

[MarcoD]

Bruno, sei un mago e un didatta perfetto .
Poi, avendo ricevuto il "regolo giallo" sei Ingegnere ad onorem.

Nel senso non capisco come faccia il MOS ad accendersi

Che linguaggio povero , si dice (scrive) " entrare in conduzione"

I MOS non funzionano solo in modo ON OFF (interdetto o in saturazione) controllando un carico, ma anche
in modo "lineare" (funzione della Vgs, che poi è una funziona quadratica)

[erik992]

Vi ringrazio per le dritte. ☺ Adesso ho tutto chiaro

[BrunoValente]

Aggiungo che affinché lo zener stabilizzi la tensione occorre che l'operazionale assorba una corrente più piccola di quella che scorre in RB.

In RB scorre 1mA quindi anche per questo motivo l'operazionale B che assorbe 2mA è tagliato fuori.

... avendo ricevuto il "regolo giallo" sei Ingegnere ad onorem.

Troppo buono Marco, la nomina era "ingegnere a -3dB"