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Modello piccolo segnale di questo circuito amplificatore?

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[11] Re: Modello piccolo segnale di questo circuito amplificatore

Messaggioda Foto UtenteOmi » 1 dic 2021, 15:56

Grazie anche per la seconda parte Isidoro, mi hai chiarito alcuni concetti che sono riportati anche sul libro. Però continua a non essermi chiaro perché quel parallelo che faccio, non si può fare. Aspetto con ansia la 3° parte.
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[12] Re: Modello piccolo segnale di questo circuito amplificatore

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 2 dic 2021, 1:56

Si continua! Venghino lor signori, piu` gente entra piu` bestie si vedono :D :D

Il circuito originale dovrebbe essere questo



L'alimentazione Vcc e` mostrata collegata a ground perche' per il segnale Vcc e` equivalente a ground. Vedremo dopo che questa e` una possibile fonte di complicazioni.

La resistenza RE costituisce la rete di retroazione perche' viene attraversata circa dalla corrente di uscita I_o, genera una caduta di tensione V_e che va in serie alla maglia di ingresso e quindi "sottrae" a V_s la tensione V_e.

La grandezza di uscita e` la corrente I_o, quella di ingresso la tensione V_s quindi e` un amplificatore di transconduttanza, l'amplificatore base deve (eventualmente) essere descritto con i parametri Z, la rete di retroazione misura una corrente e fornisce una tensione quindi il parametro \beta e` una resistenza, inoltre servono i due valori di resistenza che caricano ingresso e uscita.

La retroazione misura la corrente e confronta una tensione, e`una retroazione serie serie, i cui schemi generali con i due doppi bipoli sono nel messaggio precedente.

Per trovare i parametri della rete di retroazione si "estirpa" la rete dal circuito e si calcolano i parametri Z che servono, come mostrato qui sotto



In questo caso il conto e`immediato: tutti i parametri valgono RE! In particolare il fattore di retroazione vale RE, e lo stesso valore RE deve essere messo sia in serie alla maglia di ingresso che alla maglia di uscita.

E qui capitano i casini perche' maglia di ingresso e maglia di uscita hanno nodi e lati in comune, la retroazione misura la corrente e se si toglie RE l'amplificatore non funziona piu` (muore), infine ci sono i collegamenti di ground che non si sa come gestire :(. Sopra a tutto questo c'e` il fatto che si misura la corrente di emettitore, non quella di collettore che e`la "vera" uscita.

Per trovare il guadagno dell'amplificatore base con il carico della rete di retroazione ma senza l'effetto della retroazione conviene usare il circuito equivalente del transistore (cosa che non faccio quasi mai, ma qui e` comoda), e si mettono due resistenze di valore RE nella maglia di ingresso e di uscita, facendo in modo che ciascuna porti solo la sua corrente.
Per trovare A^*, l'amplificazione con il carico di RE ma senza l'effetto della retroazione non bisogna mettere il generatore pilotato che rappresenta la trasmissione del blocco di retroazione. Il tutto e` fatto nella figura seguente.



Nota che se si vuole che in Z11 passi solo la corrente della maglia di base, e in Z22 solo quella di uscita, e la caduta su Z22 non entri nella maglia di base, bisogna seviziare il transistor, tagliando il collegamento fra le due maglie. Se non si fa cosi`, le due resistenze Z11 e Z22 sono irrimediabilmente in parallelo.

A me non piace molto usare i circuiti equivalenti, se posso rimango sullo schema con il transistore: in questo caso non e` piu` possibile sdoppiare l'emettitore, bisogna andare a mettere Z11 e Z22 davvero in serie alla maglia, che vuol dire ad esempio disegnare il circuito come fatto qui sotto.



Qui si vede che ciascuna Z viene percorsa solo dalla corrente che le compete, e la tensione su Z22 non entra nella maglia di ingresso, ma ho dovuto togliere tutte le connessioni a ground, altrimenti le due resistenze sarebbero state di nuovo in parallelo.

Se proprio si vuole mettere un simbolo di ground (ma uno solo). lo si puo` mettere sulla sorgente oppure sull'emettitore. Un circuito disegnato "un po' meglio" potrebbe essere questo



Ogni impedenza Z e` attraversata dalla corrente giusta, la tensione su Z22 non interviene nella maglia di basa... abbiamo proprio l'amplificatore base con i carichi della rete beta ma senza l'effetto della retroazione.

Il guadagno senza retroazione vale quindi A^*=\frac{I_o}{V_s}=-\frac{r_\pi}{r_\pi+Z_{11}}\times g_m. Ovviamente Z_{11}=R_E e quindi si ritrova il risultato del libro, che pero` disegna gli schemi sbagliati :(

A questo punto abbiamo A^* e \beta e possiamo usare la FORMULA A_f=\frac{A^*}{1+A^*\beta} e in questo caso il risultato viene corretto perche' ci sono due termini di errore che si compensano. Questo non capita sempre e si fanno tanti conti per avere un risultato che non sempre e` corretto.

Ci sono metodi migliori che funzionano sempre, non importa su quale topologia si sta lavorando e danno il risultato corretto, permettendo anche di capire meglio che cosa il circuito faccia.
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[13] Re: Modello piccolo segnale di questo circuito amplificatore

Messaggioda Foto UtenteGioArca67 » 2 dic 2021, 9:22

La questione si fa intrigante. Attendiamo pazientemente la prossima puntata della serie...
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[14] Re: Modello piccolo segnale di questo circuito amplificatore

Messaggioda Foto UtenteMax2433BO » 2 dic 2021, 10:53

Che ricordi, lo studio della retroazione negativa... :shock:

Peccato che, dopo 34 anni :mrgreen: , la cosa sia ormai passata nel dimenticatoio :(

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[15] Re: Modello piccolo segnale di questo circuito amplificatore

Messaggioda Foto UtentePiercarlo » 2 dic 2021, 11:14

Mi aggiungo come spettatore allo spettacolo! :mrgreen: Ho addirittura dimenticato di far colazione per seguire questo thread! ;-)
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[16] Re: Modello piccolo segnale di questo circuito amplificatore

Messaggioda Foto UtenteOmi » 2 dic 2021, 17:21

Ok Isidoro adesso mi è più chiaro, confermami se ho capito. Considerando il modello equivalente, quello del libro è sbagliato perché anche se rappresenta il modello di piccolo segnale del circuito, non rispetta però lo schema di retroazione serie - serie, dove le due resistenze R11 ed R22, sono isolate tra loro :



E quindi quel ramo di emettitore deve essere tagliato come hai fatto tu, è corretto?
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[17] Re: Modello piccolo segnale di questo circuito amplificatore

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 2 dic 2021, 21:13

SI`, questa e` una possibilita`, pero` non metterei il simbolo di ground in uscita, se non specifichi anche come e` collegato rispetto a ground la porta di uscita dentro all'amplificatore.
Ad esempio se dentro l'amplificatore il generatore pilotato e` collegato a ground, il ground sul carico cortocircuita Z22 (che pero` nel tuo circuito non e` importante)

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[18] Re: Modello piccolo segnale di questo circuito amplificatore

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 2 dic 2021, 21:15

GioArca67 ha scritto:La questione si fa intrigante. Attendiamo pazientemente la prossima puntata della serie...
...meglio di un abbonamento a Netflix! :D


Grazie grazie! Ma pensavo di finire qui, ho risposto all'OP :-). Magari ci scappa un articolo con anche gli altri metodi piu` moderni.
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[19] Re: Modello piccolo segnale di questo circuito amplificatore

Messaggioda Foto UtenteOmi » 2 dic 2021, 21:26

Sei stato chiarissimo Isidoro. Ultima domanda, quando considero solo il circuito amplificatore A* quindi con i carichi della rete di retroazione, nel disegnare il modello per piccolo segnale, devo corto-circuitare o aprire i generatori giusto? Ad esempio nella retroazione serie - serie per disegnare la rete A* trascurando la rete \beta di retroazione, dovrei porre R12= \beta = 0 e quindi il generatore di tensione corto circuitato. Nella retroazione parallelo - parallelo aprire il generatore?
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[20] Re: Modello piccolo segnale di questo circuito amplificatore

Messaggioda Foto UtentePiercarlo » 2 dic 2021, 21:50

IsidoroKZ ha scritto:... Magari ci scappa un articolo con anche gli altri metodi più moderni.


Lo aspettiamo fin da adesso! :D Magari con una bella appendice che faccia il punto su quali metodi sono ancora attuali e quali ormai son finiti nel museo dell'elettronica. Magari per gli studenti freschi di corso sarà (forse) superfluo ma per noi vecchietti... ;-)
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