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dubbio su amplificatori in cascata.

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] dubbio su amplificatori in cascata.

Messaggioda Foto Utenteingmarketz » 21 dic 2017, 19:48

Salve a tutti,

Mi e' sorto un dubbio su un concetto di base :) . Forse voi potete aiutarmi o darmi qualche suggerimento.

Se consideriamo due common source in cascata, per trovare la funzione di trasferimento o il guadagno dell'amplificatore risolviamo il modello di piccolo segnale per l'intero amplificatore. Tuttavia se il guadagno del primo common source e' molto grande, allora : Possiamo ancora considerare "piccolo" il segnale all'ingresso del secondo stadio? Di conseguenza e' ancora opportuno usare il modello di piccolo segnale per il secondo common source. Fatemi sapere. A presto e buone feste.
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[2] Re: dubbio su amplificatori in cascata.

Messaggioda Foto UtenteMaranza » 21 dic 2017, 19:54

Dipende tutto dai valori di segnale in ingresso al secondo stadio e dinamica di quest'ultimo.
Ovviamente in un discorso generale come il tuo si arriva a quel punto in cui se aumenti troppo il guadagno del primo stadio arrivi a saturare il secondo.
Tutto ciò considerando i due stadi disaccoppiati
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[3] Re: dubbio su amplificatori in cascata.

Messaggioda Foto Utenteingmarketz » 21 dic 2017, 20:05

grazie per la pronta risposta, ma non sono totalmente d'accordo.

Poiche', secondo me il problema nasce anche prima di mandare il secondo stadio in saturazione. Infatti, il fatto che il segnale di ingresso del secondo stadio non possa piu essere considerato "piccolo" , non significa che il secondo stadio saturera', ma semplicemente che i transistori del secondo amplificatore non si comportano piu' linearmente.
Dal momento, che in questo caso non si puo' piu' considerare lineare perche' questo problema non viene trattato in dettaglio nei libri di elettronica.?
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[4] Re: dubbio su amplificatori in cascata.

Messaggioda Foto Utentewruggeri » 21 dic 2017, 20:25

Per la trattazione dei modelli "avanzati" dei transistor ci sono testi specifici, che per quanto ne so sono tendenzialmente testi di fisica dello stato solido o affini.
Detto questo, comunque, mi pare di aver notato un errore: per quanto ne so, il "piccolo segnale" non è un segnale di piccolo modulo, bensì un segnale le cui variazioni sono abbastanza piccole rispetto al suo modulo "in continua" da permettere l'utilizzo di un'approssimazione del primo ordine del segnale stesso senza che i risultati ottenuti diventino assurdi. Questo vuol dire che il caso in analisi non dovrebbe richiedere l'utilizzo di modelli diversi da quelli di piccolo segnale: se il segnale era "piccolo" in origine, credo sia lecito lecito supporre che mantenga questa caratteristica anche all'uscita del primo common source :ok:
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[5] Re: dubbio su amplificatori in cascata.

Messaggioda Foto Utenteingmarketz » 21 dic 2017, 20:54

Grazie per la tua risposta. Sapresti darmi qualche nome di questi testi che hai menzionato?
Perche' vorrei levarmi questo dente :). Sono d'accordo con te che la componente continua non ha peso
quando parliamo di piccolo segnale eccetto quello di assicurare che i transistori sono in saturazione, ovvero assicurare la polarizzazione dei transistor. Tuttavia non mi trovo d'accordo sul fatto che se il segnale di ingresso (del primo stadio) ha piccole variazioni allora il segnale di uscita del primo stadio puo' ancora considerarsi piccolo. Poiche' la condizione di applicabilità del modello di piccolo segnale dipende chiaramente dall'ampiezza del segnale di ingresso dell'amplificatore. Per un common source ad NMOS, la condizione di applicabilita' del modello di piccolo segnale e':

v_{in}<<2(VGS-Vthn) , VGS = componente continua, Vthn =threshold voltage del NMOS

Se consideriamo il caso VDD=3.3V, VGS=1.5V, Vthn =1V, allora l'ingresso del secondo stadio deve essere vin2 << 1V . Il che vuol dire che se vin1 del primo stadio e' 10mV e il guadagno del primo stadio e' 100, allora NMOS del secondo stadio non puo' piu' approssimarsi con il modello di piccolo segnale.

Fammi sapere cosa ne pensi.
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[6] Re: dubbio su amplificatori in cascata.

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 21 dic 2017, 21:03

Quando si fa l'analisi in piccolo segnale, si linearizza il circuito e da quel punto in avanti non ha piu` importanza l'ampiezza del segnale sul circuito linearizzato.

Questo e` un calcolo "astratto", che ha dei limiti di validita`, sta poi a chi usa il circuito considerare se le ipotesi di piccolo segnale sono rispettate.

Molto spesso, con guadagni elevati, e` presente una retroazione negativa che fa si` che ad esempio in un operazionale, il primo stadio e il secondo stadio siano comunque in zona lineare. Il terzo forse un po' di meno, ma tanto c'e` la retroazione negativa che mette a posto le non linearita` residue.

Una ultima osservazione: piccolo segnale non vuol dire necessariamente segnale piccolo rispetto all'alimentazione, ma segnale piccolo in modo da non eccitare troppo le non linearita` dei dispositivi. Ad esempio un un transistore bipolare, una variazione di vbe, per essere considerabile di piccolo segnale, deve essere inferiore a qualche millivolt, e deve essere confrontata non con la tensione di alimentazione o con la VBE ma con VT.

Notare che sono stato abbastanza vago nel dire quanto e` piccolo il segnale, perche' dipende da quanto si e` disposti ad accettare l'invitabile distorsione che QUALUNQUE ampiezza finita di segnale genera.
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[7] Re: dubbio su amplificatori in cascata.

Messaggioda Foto Utenteingmarketz » 21 dic 2017, 21:27

grazie isidoro per la tua risposta. Mi piacerebbe indagare un po piu su questo argomento. Qualcuno conosce questo libro?

https://www.amazon.com/Nonlinear-Electr ... 0471022276

sembra possa descrivere quello che voglio, ma non trovo alcuna recensione
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[8] Re: dubbio su amplificatori in cascata.

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 21 dic 2017, 23:23

E` un libro molto vecchio, direi che si trovino testi piu` recenti o piu` famosi. Mi ci vuole un po' di tempo per spulciare in libreria.
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[9] Re: dubbio su amplificatori in cascata.

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 22 dic 2017, 16:40

ingmarketz ha scritto:Se consideriamo due common source in cascata, per trovare la funzione di trasferimento o il guadagno dell'amplificatore risolviamo il modello di piccolo segnale per l'intero amplificatore. Tuttavia se il guadagno del primo common source e' molto grande, allora : Possiamo ancora considerare "piccolo" il segnale all'ingresso del secondo stadio? Di conseguenza e' ancora opportuno usare il modello di piccolo segnale per il secondo common source.

Sinceramente non capisco dove sia il problema: se ai fini della validità del modello, il segnale all'ingresso del secondo stadio non è più sufficientemente piccolo a causa di un grande guadagno del primo stadio, vuol dire semplicemente che abbiamo utilizzato un segnale non sufficientemente piccolo all'ingresso del primo stadio.

E' quindi sufficiente ridurre l'ampiezza del segnale in ingresso al primo stadio di quanto serve per avere un segnale sufficientemente piccolo all'ingresso del secondo... non c'è un limite inferiore oltre il quale non si può andare, quindi esiste sempre un livello di segnale sufficientemente piccolo da dare in pasto al primo stadio, tale da garantire che in ogni punto della catena non vengano superati i limiti di validità del modello.
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[10] Re: dubbio su amplificatori in cascata.

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 22 dic 2017, 17:12

E' quindi sufficiente ridurre l'ampiezza del segnale in ingresso al primo stadio di quanto serve per avere un segnale sufficientemente piccolo all'ingresso del secondo... non c'è un limite inferiore oltre il quale non si può andare
Il limite inferiore è il rumore prodotto all'interno dell'amplificatore ( o i disturbi associati a un segnale di ingresso sempre più piccolo); per gli ampilficatori audio il rumore è il "soffio" dell'altoparlante all'uscita dell'amplificatore. O_/
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