Misura impedenza d'uscita uA741

[tonyruspa]

Buongiorno a tutti!

Mi sono impantanato nel cercare di misurare con SPICE l'impedenza di uscita dell'uA741.
Metto a massa gli ingressi e impongo un generatore di test (corrente ac) all'uscita. Dal grafico ottenuto V(Itest+)/I(Itest) vedo che l'impedenza in DC è circa 151 Ohm, quando invece dal datasheet della fairchild è segnalata una Rout=75 Ohm.
Dove sbaglio?

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SCHEMATIC_ Rout_uA741_upload.png (17.62 KiB) Osservato 5491 volte

[IsidoroKZ]

Se colleghi in quel modo l'operazionale l'uscita satura (anche in simulazione c'e` l'offset) e quello che leggi non e` detto sia significativo. Devi tenere l'operazionale in linearita` per fare quella "misura". Verifica le tensioni a riposo che spice calcola prima di fare l'analisi in AC.

Ci sono almeno due o tre modi per farlo, ora sono di corsa e non ho il tempo di fare gli schemi. Un modo e` di fare una retroazione in continua soltanto, ad esempio con un induttore ENORME in retroazione, oppure un integratore con costante di tempo lunghissima.

Altro modo e` di usare due op amp identici (in spice si puo` fare) uno con feedback che sta in linearita` e compensa gli offset dell'altro.

E poi la impedenza di uscita dipende dalla frequenza, dal beta dei transistori e dal punto di funzionamento

[IsidoroKZ]

Essendo saltato un impegno, ho trovato il tempo per fare gli schemi

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Il primo circuito e` instabile, L deve essere GRANDE e R piccola altrimenti vedi risonanze varie nell'impedenza.

Il secondo circuito dovrebbe essere OK se gli operazionali sono identici, quindi niente parametri random, ma mi pare che non ce ne siano. Come minimo bisognerebbe fare un'analisi Montecarlo per avere la casualita`.

Per le impedenze meglio mettere un generatore di corrente, cosi` hai subito la Z.

Una differenza fra 150ohm e 75ohm sull'impedenza di uscita ad anello aperto mi sembra pienamente accettabile: entrambi sono due numeri casuali :)

[tonyruspa]

Grazie mille per l'aiuto!
Oggi pomeriggio appena mi libero faccio i due tentativi.

Io ho usato quella configurazione perché dalla teoria (che è l'unica cosa che conosco purtroppo ) so che per misurare l'impedenza ad una porta è necessario azzerare tutte le sorgenti indipendenti e applicare un generatore di test.

Come mai l'offset in uscita dovrebbe compromettere la misura in ac? l'offset non è solamente una tensione DC a ingressi nulli?
Nel mio ragionamento ho pensato che, una volta assicurata l'alimentazione all'operazionale, tutti i suoi transistor sono polarizzati correttamente e la linearità è assicurata. E un offset DC non compromette la linearità.

Infine, potresti spiegarmi meglio la frase

Una differenza fra 150ohm e 75ohm sull'impedenza di uscita ad anello aperto mi sembra pienamente accettabile: entrambi sono due numeri casuali :)

? perché dici "casuali" il 75ohm è riportato nel datasheet, il 150ohm l'ho misurato io in svariati tentativi ed è sempre lo stesso valore (inoltre il grafico resta il medesimo, sia pilotando in corrente che pilotando in tensione).

Grazie e scusa per il disturbo, ma sto cercando di capire fino in fondo la questione.

[tonyruspa]

Riporto lo schema e il risultato della simulazione col metodo dell'induttanza. Il risultato ottenuto è praticamente identico al precedente.

Invece lo schema con due operazionali che hai suggerito è equivalente a quello che ho usato io inizialmente! perché l'operazionale ausiliario non interagisce con quello da analizzare: è tutto a massa.

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[DirtyDeeds]

il 75ohm è riportato nel datasheet

Già, ma ciò non significa che tutti i 741abbiano 75 ohm di impedenza di uscita, quello è un valor (più o meno) medio.

il 150ohm l'ho misurato io in svariati tentativi ed è sempre lo stesso valore

Ti saresti aspettato che variasse?

PS: meglio non usare il termine "misurare" quando si fa una simulazione: le misure si fanno con strumenti e dispositivi veri.

[IsidoroKZ]

Come mai l'offset in uscita dovrebbe compromettere la misura in ac? l'offset non è solamente una tensione DC a ingressi nulli?

Per fare l'analisi in ac spice ha bisogno del punto di funzionamento a riposo del circuito per linearizzare la caratteristica. Se quando calcola la polarizzazione un transistore e` interdetto o saturo i conti vengono sbagliati. Un offset di qualche millivolt all'ingresso fa saturare l'uscita che si schianta contro uno dei due rail di alimentazione.

Infine, potresti spiegarmi meglio la frase

Una differenza fra 150ohm e 75ohm sull'impedenza di uscita ad anello aperto mi sembra pienamente accettabile: entrambi sono due numeri casuali :)

? perché dici "casuali" il 75ohm è riportato nel datasheet, il 150ohm l'ho misurato io in svariati tentativi

Sono due numeri casuali perche' il valore del datasheet e` nella colonna "typical" che vuol dire "e` un valore che lascia il tempo che trova". Chissa` se rappresenta il valore medio, mediano, un campione su un lotto... Il valore che "misuri" con spice dipende dai parametri parassiti che ha scelto chi ha scritto il modello.

[IsidoroKZ]

Invece lo schema con due operazionali che hai suggerito è equivalente a quello che ho usato io inizialmente!

Assolutamente no. L'operazionale collegato a inseguitore di tensione ha l'uscita che NON e` a 0V, ma alla sua tensione di offset. In questo modo da` al secondo operazionale, quello sotto test, esattamente la tensione di ingresso che mantiene circa a 0V la tensione di uscita. E l'uscita deve essere eccitata con un generatore di corrente, altrimenti i calcoli di polarizzazione vanno a farsi benedire.

Nelle analisi in ac pspice dovrebbe anche fornire le tensioni e correnti in continua del circuito. Verificale per vedere di non essere in saturazione.

perché l'operazionale ausiliario non interagisce con quello da analizzare: è tutto a massa.

Interagisce si`, gli fornisce la tensione necessaria per non saturare. Per quanto riguarda la [parola massa, spesso usata in modo non corretto, vedi qui

[tonyruspa]

Ora ho capito l'affermazione sui valori "casuali"! Era una cosa che assolutamente non sapevo
E grazie anche per il link su terra-massa-riferimento: buona lettura e buon momento per riconfermare la mia estrema ignoranza xD

Continuo a non capirti quando dici

L'operazionale collegato a inseguitore di tensione ha l'uscita che NON e` a 0V, ma alla sua tensione di offset

perché nello schema che mi hai suggerito l'uscita dell'inseguitore e collegata a terra e mi sembra impossibile che sia a potenziale diverso da zero. Forse non ho capito ancora bene il concetto di terra e riferimento....
Ma in SPICE i due simboli di terra e di riferimento svolgono lo stesso ruolo?
Ho provato a simulare lo schema così come me l'hai dato (ma con il riferimento 0V al posto della terra) e il grafico mi torna uguale identico al primo ottenuto, come se appunto l'operazionale ausiliario non interagisse

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opamp_test_GND_sch.png (32.01 KiB) Osservato 5389 volte

[IsidoroKZ]

Lo schema con i due operazionali che ho fatto non e` quello che hai riportato nella tua simulazione.

Questa e` la grammatica degli schemi:

Due fili che si incrociano senza pallino: NON collegati
Due fili che si incrociano con pallino: collegati
Due fili che formano una T, con o senza pallino: collegati.

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