Gli amplificatori

Gli amplificatori

Amplificatore

P

P

₀

₀

Amplificatore

_{Amplificatore}

P

P

₁

₁

= k

= k

⋅

_⋅

P

P

₀

₀

Alimentatore

Un amplificatore può essere visto come una scatola nera

collegata ad un

alimentatore

che riceve un segnale in ingresso

Amplificatori

Gli amplificatori possono essere divisi in 4

categorie:

•

_{Amplificatori di tensione}

•

_{Amplificatori di corrente}

Guadagno di un amplificatore in

funzione della frequenza

• Il guadagno di un amplificatore varia in funzione della

frequenza del segnale di ingresso, e in prima

approssimazione è esprimibile nel seguente modo:

• Per la parte ad alta frequenza:

A

_f

=

A

0

1 j f

f

_h

• Per la parte a bassa frequenza

:

A

_f

=

A

0

1 j

f

l

A

frequenza

f

Per le Basse frequenze:

A

frequenza

f

Per le Alte frequenze:

Banda Passante

A

frequenza

Banda Passante

A

La Banda passante di un amplificatore è definita come

l’intervallo di frequenze [fl,fh] nel quale l’amplificazione

è maggiore di Ao/

√

2

f

f

A₀

La Controreazione

La Controreazione

A

A

β

β

Y

Y

X

X

e

e

_Y

_Y

•

_{Y = Ae}

•

_{e = X-}

β

_Y

•

_{Y = A(X -}

β

_Y)

•

_{Y = AX - A}

β

_Y

•

_{Y (1+A}

β

_{Y) = AX}

La controreazione

(reazione negativa)

consiste nel portare (sottrarre)

all’ingresso parte del segnale

di uscita

Y =

A

•

_{Dalla precedente formula risulta che, il guadagno}

di un amplificatore controreazionato (A

_r

) è:

La Controreazione

A

_r

=

A

1βA

•

_{Per valori di A molto grandi, si ottiene:}

Osservazione

•

_{Controreazionando un amplificatore il suo}

guadagno diminuisce, infatti A

_r

< A.

•

Il guadagno A

_r

, se A è elevato, dipende

essenzialmente da

β

.

•

_{Il guadagno di un amplificatore}

controreazionato sarà molto piu’ stabile e

controllabile poichè

β

dipende solo da

Proprietà della controreazione

•

_{Stabilizzazione del guadagno}

•

_{Modifica della risposta in frequenza quindi}

Riduzione della distorsione

•

Modifica di R

_i

e R

₀

Osservazione

•

_{Se un amplificatore viene controreazionato}

le variazioni del suo guadagno vengono

attenuate di un fattore pari a (1+

β

A).

•

_{Ciò ci consente di avere amplificatori meno}

•

_{Il guadagno di un amplificatore al variare della}

frequenza, viene espresso dalle seguenti formule:

A

_f

=

A

0

1 j f

f

_h

A

_f

=

A

0

1 j

f

l

f

Per la parte ad alta frequenza

Per la parte a bassa frequenza

Controreazione e banda passante

•

_{Nel caso di amplificatori con controreazione si ha:}

A

_fr

=

A

f

1βA

_f

Quindi per le alte frequenze:

Controreazione e banda passante

•

L’amplificazione, A

, di un amplificatore controreazionato,

per le alte frequenze può essere espresso come:

A

=

A

1 f

f

dove f

=

f



1βA



Ragionando allo stesso modo, anche per le amplificazione

dei segnali a bassa frequenza si otterrà:

A

_fr

=

A

f

f

dove f

lr

=

f

_l

Conclusioni

Conclusioni

•

_{La controreazione aumenta la banda}

passante di un amplificatore, infatti dalle

precedenti relazione risulta:

–

f

_hr

=f

_h

(1 +

β

A

₀

)

–

f

_lr

= f

_l

/(1 +

β

A

₀

)

•

_{Ne segue che, un amplificatore}

Conclusioni

•

Nell’amplificatore controreazionato l’aumento della banda passante

Amplificatore di tensione

β

V

R

R

V

V

=

β

V

V

Feedback di TENSIONE composto in SERIE

R

R

Analisi qualitativa

La resistenza di ingresso R

, vista

da V

, per effetto della

controreazione in serie è

maggiore in quanto la corrente

che entra nell’amplificatore

diminuisce a causa della tensione

di feedback che si oppone a V

.

R

=

V

I

=

V



V

I

=

V



β A

V

I

=

V



1β A



I

=

V

I



1β A



β

V

R

V

R

V

V

=

β

V

A

V

R

R

V

Feedback di TENSIONE composto in SERIE

in uscita al variare del carico, come

se la resistenza di uscita fosse

minore.

Analisi qualitativa:

un eventuale generatore V

applicato

all’uscita vede in parallelo a R

il

ramo di feedback.

R

_of

= R

_o

/ (1+

β

A

_v

)

R

=

V

I

=

V

V

−

A

V

R

=

V

V



β A

V

R

=

V

V



1β A



R

β

V

V

V

R

R

V

=

β

V

A

V

R

R

V

Feedback di TENSIONE composto in SERIE

Amplificatore di corrente

β

R

I

=

β

I

R

I

I

I

I

R

A

I

R

I

R

=

V

I

=

V

I



I

=

V

β I



I

=

V

β A

I



I

=

V

I



1β A



=

V

I

1



1β A



R

= R

/ (1+

β

A

)

Analisi qualitativa

La resistenza di ingresso R

vista da

I

, diminuisce a causa del feedback,

in quanto essa è vista in parallelo al

ramo di feedback. Anche in questo

caso si considera I

generatore

ideale, con R

infinita.

β

R

R

I

I

R

A

I

_R

I

I

1 -

La controreazione stabilizza la

corrente in uscita al variare del

carico, come se la resistenza di

uscita fosse maggiore.

2 - Un eventuale generatore V

applicato all’ uscita (una volta

aperto I

) vede crescere R

per

effetto del feedback che è posto

in serie.

β

R

=

V

I

=

R



I



A

I



I

=

R



I

−

A

I



I

=

R



I



A

β I



I

=

R

I



1 A

β 

I

β

R

R

I

I

R

A

I

_R

V

I

Feedback di CORRENTE composto in PARALLELO

R

R

r

I

V

β

R

I

=

β

V

R

I

I

I

Feedback di TENSIONE composto in PARALLELO

Analisi qualitativa

La resistenza di ingresso vista

da I

diminuisce con la

controreazione in quanto è vista

in parallelo al ramo di feedback.

R

= R

/ (1+

β

r

)

R

=

V

I

=

V

I



I

=

V

β V



I

=

V

β r

I



I

=

V

I

_

1β r

_

=

V

I

1



1β r

_

I

R

Ro

R

I

R

I

β

r

I

V

I

R

Ro

R

I

R

I

β

r

I

V

Analisi quantitativa

La corrente che circola nella maglia di uscita una volta aperta I

può essere

calcolata partendo dalla relazione

V

- r

I

= R

I

e tenendo presente che I

=

β

V

si ha

V

- r

I

= V

+

β

r

V

= V

(1+

β

r

) = R

I

β

Analisi qualitativa:

La resistenza di uscita

diminuisce in quanto un

generatore esterno vede Ro in

parallelo al ramo di Feedback

Amplificatore a transconduttanza

β

V

R

R

V

V

=

β

I

V

I

R

g

V

R

I

Analisi qualitativa

La resistenza di ingresso vista da V

aumenta con la controreazione, in

quanto è vista in serie al ramo di feedback.

R

_if

= R

_i

(1+

β

g

_m

)

1 - La controreazione stabilizza la corrente in uscita al variare del carico

come se la resistenza di uscita fosse maggiore.

2 - Un eventuale generatore applicato all’uscita (una volta cortocircuitato

V

) vede in serie a R

il ramo di feedback.