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LM317 corrente pulsante

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[81] Re: LM317 corrente pulsante

Messaggioda Foto Utentespud » 10 nov 2014, 17:09

Caratteristica corrente-tensione del laser, con questa posso calcolarmi la resistenza equivalente di piccolo segnale. E' stata fatta variando la tensione in ingresso da 0 a 1V a passi di 1mV. La corrente è calcolata in base alla tensione reale impressa dal generatore, mentre la tensione sul diodo è misurata.

untitled.jpg

Ho stampato la corrente sulle ascisse perché è quella che mi determina il punto di lavoro.
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[82] Re: LM317 corrente pulsante

Messaggioda Foto UtenteDarwinNE » 10 nov 2014, 17:11

Poi ce lo fai un articoletto, vero, Foto Utentespud ;-)
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[83] Re: LM317 corrente pulsante

Messaggioda Foto Utentespud » 10 nov 2014, 17:13

Volentieri :D
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[84] Re: LM317 corrente pulsante

Messaggioda Foto Utentespud » 12 nov 2014, 21:32

Ho fatto qualche conto, dimensionalmente le cose tornano, però non sono molto sicuro.
Considerando lo schema a blocchi:

L'obbiettivo è quello di ottenere la funzione G, il mio procedimento è questo:

V_s = (V_{gs}Y_G + V_{ds}Y_D)R_I \;\;\;\; (1)

V_{ds} = -V_s - I_s R_{AK} = -I_s R_I - I_s R_{AK} = -(V_{gs}Y_G  +  V_{ds}Y_D)R_I - (V_{gs}Y_G  +  V_{ds}Y_D)R_{AK} =

= -V_{gs} Y_G R_I - V_{ds} Y_D R_I - V_{gs} Y_G R_{AK} - V_{ds} Y_D R_{AK} =

= -V_{gs} Y_G (R_I + R_{AK}) - V_{ds} Y_D (R_I + R_{AK})

quindi avrei:

V_{ds} = -V_{gs} Y_G (R_I + R_{AK}) - V_{ds} Y_D (R_I + R_{AK})

portando il secondo addendo al primo membro:

V{ds}[ 1 + Y_D(R_I+R_{AK})] = -V_{gs}Y_G(R_I + R_{AK})

V_{ds} = -V_{gs}\frac{Y_G(R_I + R_{AK})}{1 + Y_D(R_I + R_{AK})}

sostituendo nella (1) l'espressione della V_{ds} ottengo:

V_s = \left [ V_{gs}Y_G - V_{gs}\frac{Y_D Y_G(R_I + R_{AK})}{1 + Y_D(R_I + R_{AK})} \right ]R_I

V_s = V_{gs} \left [ Y_G - \frac{Y_D Y_G(R_I + R_{AK})}{1 + Y_D(R_I + R_{AK})} \right ]R_I

quindi finalmente, sempre se il procedimento è giusto, ho:

G = \left [ Y_G - \frac{Y_D Y_G(R_I + R_{AK})}{1 + Y_D(R_I + R_{AK})} \right ]R_I

dimensionalmente dovrebbe tornare.

Nella prossima puntata cercherò di assegnare dei valori sensati a tutti i parametri e vediamo se qualcosa si può trascurare. Poi me la prendo con un eventuale regolatore.
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[85] Re: LM317 corrente pulsante

Messaggioda Foto UtenteEnChamade » 12 nov 2014, 22:43

Foto Utentespud, non ho verificato il procedimento, ma non mi torna il risultato.

Io farei così:

1) Ridisegnamo lo schema a blocchi nel modo seguente:


2) Maneggiando un po' questo schema otteniamo:




dove
W_D(s)=\frac{1}{1+(R_I+R_{ak})Y_D(s)}

3)Ora arriviamo a questo schema equivalente

ottenendo la funzione di trasferimento del tuo stadio di uscita
W_1(s)=\frac{V_s}{V_g}=\frac{Y_G(s)W_D(s)R_I}{1+Y_G(s)W_D(s)R_I}=\frac{Y_G(s)R_I}{1+(R_I+R_{ak})Y_D(s)+R_IY_G(s)}
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[86] Re: LM317 corrente pulsante

Messaggioda Foto Utentespud » 12 nov 2014, 23:23

Mi sa che devo ridare un occhio ai conti.
Decisamente meglio il tuo metodo comunque #-o spero di avere l'occhio che hai tu un giorno se no sono cavoli :?
Provo a giocare un po' con matlab, sono curioso di vedere cosa viene fuori.
Vi tengo aggiornati, è una minaccia :mrgreen:
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[87] Re: LM317 corrente pulsante

Messaggioda Foto UtenteGiulioB » 15 nov 2014, 12:02

Sto thread e' uno dei piu' interessanti degli ultimi tempi.

Bravi :!: :!: :!: :!:
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[88] Re: LM317 corrente pulsante

Messaggioda Foto Utentespud » 17 nov 2014, 18:20

Rieccomi, ho fatto una piccola modifica al circuito, ho messo R_I = 470\,\Omega così da poter sfruttare tutto il range di tensione possibile in uscita dal micro che genererà la Vref (0-5V). Comunque i calcoli non cambiano molto, nel senso che continuiamo a essere in saturazione fin che il mosfet è acceso.

Ora mi sono scelto tre punti di lavoro che credo ragionevoli

  • a corrente massima: I_s = 10\,\text{mA}
  • intermedio: I_s = 5\,\text{mA}
  • a corrente minima: I_s = 1\,\text{mA}

e per ogni punto con il grafico delle capacità parassite alla mano mi sono determinato la C_{gd}, C_{ds} e C_gs. In questo modo ho potuto vedere gli andamenti delle funzioni Y_1 (s) e Y_2 (s), riporto quella per il punto a corrente massima:

y1y2_massima.png

verificando quindi che queste due funzioni sono effettivamente trascurabili nella banda di interesse per la mia applicazione.

Ora però sono un po' in difficoltà per quello che riguarda il calcolo di g_m e r_o, perché il datasheet del componente non mi da ne un grafico dell'andamento di questi due parametri al variare delle condizioni di lavoro, ne i parametri tecnologici necessari al calcolo analitico.
Come si procede in questo caso? Ho letto nel documento che mi hai linkato qualche post fa che nel progetto del carico attivo li avete stimati graficamente, siete partiti dalla caratteristica corrente-tensione del transistor?
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[89] Re: LM317 corrente pulsante

Messaggioda Foto Utentespud » 17 nov 2014, 19:33

Io per calcolare g_m farei così, considero il punto a I_s = 10\,\text{mA} dalla curva:

Immagine.png
Immagine.png (48.78 KiB) Osservato 1450 volte


spannometricamente dovrei avere V_{GS} \simeq 3\,\text{V} quindi

g_m = 2\frac{I_s}{(V_{GS}-V_T)} = 2\frac{10\cdot 10^{-3}}{3 - 2} \simeq 20 \,\text{mS}
guardando l'andamento della curva per basse correnti ho pensato di poter considerare costante questo valore anche per i punti di lavoro con correnti più basse ma non ne sono sicuro al 100%.

Se questo ragionamento ha senso mi resta il problema della r_o
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[90] Re: LM317 corrente pulsante

Messaggioda Foto UtenteEnChamade » 17 nov 2014, 22:45

Foto Utentespud, complimenti per la passione e l'interesse che stai mettendo nel tuo progetto. E' bello vedere utenti così! =D> =D> =D>
Ecco alcuni commenti ai tuoi ultimi post.
spud ha scritto:spannometricamente dovrei avere V_{GS} \simeq 3\,\text{V} quindi
g_m = 2\frac{I_s}{(V_{GS}-V_T)} = 2\frac{10\cdot 10^{-3}}{3 - 2} \simeq 20 \,\text{mS}
guardando l'andamento della curva per basse correnti ho pensato di poter considerare costante questo valore anche per i punti di lavoro con correnti più basse ma non ne sono sicuro al 100%.

Si, è un metodo per stimare la transconduttanza di cui hai bisogno. Puoi considerare la V_{GS} \simeq 3\,\text{V} e calcolarti la g_m per ogni valore di corrente che hai selezionato (la transconduttanza sarà quindi diversa per ogni valore di corrente scelto).

spud ha scritto:Se questo ragionamento ha senso mi resta il problema della r_o

E questo è più difficile: ben venuto nel club di chi cerca di usare un MOSFET in zona di saturazione e non trova i parametri che gli servono. Senza che stia a riscrivere, anche per il MOSFET vale sostanzialmente quello detto qui.
Aggiungo che, come nel tuo caso, quando non si riesce a stimare graficamente perché il datasheet riporta delle caratteristiche V_{ds} \, - \, I_D non utilizzabili a questo scopo, si può cercare un modello SPICE del componente in questione e vedere il valore del parametro LAMBDA che rappresenta la modulazione di lunghezza del canale. Ad esempio la Fairchild lo fornisce, attivando un account. I valori tipici su questi tipi di dispositivi sono \lambda = 0.01 - 0.02 \, \text{V}^{-1}. Potresti quindi assumere un valore arbitrario di \lambda = 0.015 \, \text{V}^{-1}, ma prima vedi se riesci a recuperare un modello SPICE da una fonte sicura (anche un software di simulazione che hai).
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