STADIO DIFFERENZIALE
E' un circuito elettronico che amplifica la differenza tra due segnali di ingresso, mentre sopprime o elimina il segnale comune presente su entrambi gli ingressi. Il suo scopo principale è quello di amplificare segnali deboli e differenziare i segnali di ingresso.
E' costituito da due transistor o amplificatori operazionali, connessi in modo tale che l'uscita sia proporzionale alla differenza tra i due segnali di ingresso. Il circuito è progettato in modo tale che il segnale di ingresso venga diviso in due parti uguali, che vengono poi amplificate separatamente. L'uscita dello stadio differenziale è la differenza tra le due parti amplificate.
Il circuito differenziale è costituito da due parti principali: il circuito di ingresso e il circuito di uscita
Il circuito di ingresso è progettato per adattare l'impedenza del segnale di ingresso al circuito differenziale. Questo è importante perchè il segnale di ingresso deve essere adattato all'impedenza del circuito differenziale per ottenere l'amplificazione massima.
Il circuito di uscita è progettato per adattare l'impedenza del segnale di uscita al carico successivo. Questo è importante perchè il segnale di uscita deve essere adattato all'impedenza del carico successivo per ottenere la massima trasmissione di potenza.
La retta di carico di modo comune si riferisce alla relazione tra la tnsione di modo comune in ingresso e la corrente di modo comune in uscita. Il modo comune si riferisce a un segnale che è presente in entrambi gli ingressi dell'amplificatore. La retta di carico di modo comune descrive come la corrente di modo comune in uscita varia al variare della tensione di modo comune in ingresso.
Viene rappresentata graficamente come una linea retta su un grafico che mostra la corrente di modo comune in uscita in funzione della tensione di modo comune in ingresso. La pendenza di questa retta di carico di modo comune dipende dai componenti del circuito elettronico utilizzati nell'amplificatore differenziale.
Fornisce informazioni sul comportamento dell'amplificatore differenziale rispetto ai segnali di modo comune. Attraverso l'analisi della rettta di carico di modo comune, è possibile valutare l'efficienza dell'amplificatore nel sopprimere i segnali di modo comune indesiderati e amplificare solo la differenza tra i segnali in ingresso.
Determinazione punto di lavoro
Avviene attraverso l'analisi dei parametri del circuito elettronico utilizzato. Il punto operativo, rappresenta lo stato di funzionamento stabile del circuito in assenza di segnali in ingresso.
E' necessario considerare i valori dei componenti del circuito, come le resistenze e le tensioni di alimentazione, insieme alle caratteristiche dei transistor utilizzati nello stadio differenziale.
Caratteristica ingresso-uscita in tensione
È una rappresentazione grafica che mostra la relazione tra la tensione in ingresso e la tensione di uscita di un dispositivo o di un circuito.
Descrive come la tensione di uscita varia al variare della tensione di ingresso differenziale. Fornisce informazione sul guadagno e sulla linearità dello stadio differenziale.
La curva di trasferimento può essere ottenuta sperimentalmente o attraverso simulazioni. Durante la misurazione, la tensione di ingresso differenziale viene variata e la corrispondente tensione di uscita viene registrata. I punti di misurazione vengono quindi rappresentati su un grafico, con la tensione di ingresso differenziale sull'asse x e la tensione di uscita sull'asse y.
Resistenza di ingresso
Può essere calcolata utilizzando l'analisi dei circuiti elettronici. Rappresenta la resistenza equivalente vista dal segnale di ingresso differenziale.
Per calcolare la resistenza di ingresso, è necessario considerare la configurazione del circuito dello stadio differenziale e i componenti utilizzati. Gli stadi differenziali sono costituiti da transistor bipolari o MOSFET.
Nel caso di un transistor bipolare, la resistenza di ingresso può essere approssimata utilizzando il modello di piccolo segnale del transistor. Questo modello considera il transistor come un generatore di corrente controllato dalla tensione di ingresso differenziale. La resistenza di ingresso può quindi essere calcolata come il rapporto tra la variazione della tensione di ingresso differenziale e la variazione della corrente di ingresso differenziale.
Nel caso di un MOSFET, la resistenza di ingresso può essere approssimata utilizzando il modello di piccolo segnale. Questo modello considera il MOSFET come un generatore di corrente controllato dalla tensione di ingresso differenziale. La resistenza di ingresso può quindi essere calcolata come il rapporto di variazione della tensione di ingresso differenziale e la variazione della corrente di ingresso differenziale.
Resistenza di uscita
:
Convertitore ingresso differenziale-uscita singola
È un circuito elettronico che converte un segnale di ingresso differenziale in un segnale di uscita singola. Questo tipo di circuito è utilizzato in molte applicazioni.
Funziona utilizzando un amplificaotore differenziale per amplificare la differenza tra i di ingresso differenziali. L'uscita dell'amplificatore differenziale viene quindi convertita in un segnale di uscita singola utilizzando un circuito di conversione.
Il circuito di conversione può essere costituito da un amplificatore operazionale configurato come amplificatore non invertente, oppure da un circuito di somma pesata. In entrambi i casi, il circuito di conversione combina l'uscita dell'amplificatore differenziale in un segnale di uscita singola.
Il convertitore ingresso differenziale-uscita singola è utile perchè consente di convertire un segnale di ingresso differenziale in un segnale di uscita singola che può essere utilizzato per alimentare un carico esterno. Inoltre, può essere utilizzato per eliminare i segnali di modo comune indesiderati presenti nel segnale di ingresso differenziale.