dce - 1- introduce re, clasificare parametrii

5/7/2018 DCE - 1- Introduce Re, Clasificare Parametrii - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/dce-1-introduce-re-clasificare-parametrii 1/28

Dispozitive electronice i electronic

analogic II (C)Dispozitive i Circuite Electronice 2 (AIA)

Circuite Integrate Analogice (EA)

Prof. univ. dr. ing.

Valentin Popa Anul universitar:2008-2009



OBIECTIVUL CURSULUI (1*)

� Studiul structurii amplificatoarelor operationale

si a schemelor electronice tipice pentru etajele

din cadrul amplificatoarelor operationaleintegrate;

� Analiza circuitelor liniare si neliniare cu

amplificatoare operationale;

� Studiul stabilizatoarelor electronice si a

aplicatiilor cu stabilizatoare integrate.

(1*) - pentru specializrile Calculatoare (C) si Automatic i Informatic Aplicat (AIA)



OBIECTIVUL CURSULUI (2*)

- continuare -� Studiul surselor de alimentare in comutatie

� Modulatia in circuitele integrate analogice

� Analiza în frecven a circuitelor electronice

� Tehnologii de realizare a circuitelor integrate

analogice

(2*) - pentru specializarea Electonic Aplicat (EA)



� Cap. 1 Introducere. Clasificarea circuitelor integrate.

� Cap. 2 Etaje constitutive de baza ale CIL

� Cap. 3 Amplificatorul operational (AO)

� Cap. 4 Aplicatii ale amplificatoarelor integrate AO

� Cap. 5 Stabilizatoare de tensiune integrate siaplicatiile acestora

� Cap. 6* Sursa de alimentare in comutatie

� Cap. 7* Modulaia in circuite integrate analogice

� Cap. 8* Analiza în frecven a circuitelor electronice� Cap. 9* Tehnologii de realizare a circuitelor integrate

analogice

* doar pentru specializarea EA



Bibliografie1. A.Manolescu, s.a., Circuite integrate liniare, Editura didactica si pedagogica,

Bucuresti, 1982.

2.P.Gray, R.Meyer, Circuite integrate analogice, Editura tehnica,Bucuresti,

1982.

3.M.Bodea, s.a., Aparate electronice de masura si control, Editura didactica si

pedagogica, Bucuresti, 1983.

4.C.Bulucea, s.a., Circuite integrate liniare, Editura tehnica,Bucuresti, 1975.

5.A.Manolescu, s.a., Circuite integrate liniare - culegere de probleme, Editura

stiintifica si enciclopedica, Bucuresti, 1987.

6.*** - Circuite integrate analogice - catalog, Editura tehnica,Bucuresti, 1983.

7.*** - Circuite integrate liniare - manual de utilizare, vol. I-IV, Editura

tehnica, Bucuresti.

8. T.Danila, N.Cupcea, Amplificatoare operationale, Editura Teora,Bucuresti,

1994



Cap. 1 Introducere

Definitie:Circuitele integrate (CI) sunt acele circuite electronicela care componentele sunt nu numai interconectateintre ele dar si inseparabile

Circuitele integrate se impart in 2 mari categorii: CI digitale ± CID (numerice, logice) ± prelucreaza

semnale numerice in vederea realizarii unor functiilogice de circuit

CI analogice ± CIA - prelucreaza semnale analogice invederea realizarii unor functii analogice de circuit cumar fi: amplificarea, generarea semnalelor, modularea sidemodularea, redresarea, multiplicarea,demultiplicarea, etc.



Dupa natura functiei de transfer (relatia dintre marimea

de intrare si cea de iesire) CIA se impart in:

- CI liniare (CIL)- CI neliniare (CINL)

Definitie:

Liniaritatea este proprietatea care corespunde unuiraport constant intre variatia incrementala a cauzei sivariatia incrementala a efectului.

Daca consideram excitatiile x1 si x2 carora lecorespund raspunsurile y1 si, respectiv, y2, conditiile de

liniaritate se pot exprima astfel:x1 + x2 y1 + y2

kx1 ky1 (k ± constanta de proportionalitate)



Important: daca un sistem este considerat liniar,

atunci i se poate aplica teorema superpozitiei

Experimental: un sistem este liniar daca respectarelatia:

y0 = kxi + c (k si c ± constante)

Dispozitivele electronice sunt, in general, neliniareinsa pot fi considerate liniare pe domenii defunctionare limitate.



Din punct de vedere al tehnologiei de realizare,

CIA se impart in:

- CI semiconductoare:

- monolitice

- multicip

- BiFet

-CI hibride:

- realizate in tehnologia straturilor subtiri

- realizate in tehnologia straturilor groase



In cazul CI semiconductoare, componentele

sunt realizate pe unul sau mai multe cipuri dinmaterial semiconductor.

Daca exista doar un singur cip in care exista

toate compenentele, vorbim de CIsemiconductoare monolitice.

Daca exista mai mult de un cip care concura

la realizarea functiei de circuit, iar cipurile suntinterconectate si incapsulate in aceeasi capsula,

vorbim de CI semiconductoare multicip.



CI hibride sunt circuite care contin mai multe elemente

discrete realizate prin diverse tehnologii si care sunt

montate pe un substrat adecvat (de obicei ceramic). Restulelementelor necesare pentru realizarea functiei de circuit si

toate interconexiunile intre componente sunt realizate apoi

prin tehnologii specifice circuitelor integrate (tehnologia

straturilor subtiri, tehnologia straturilor groase).

CI hibride sunt mai performante decat cele monolitice

din punct de vedere al puterii disipate (mai mica), al

frecventei de lucru (mai mare), al preciziei de realizare a

elementelor pasive (mai mare) si al coeficientilor de variatie

a parametrilor cu temperatura (mai mici). In schimb, gradul

de miniaturizare al CI hibride este mai scazut si costul mai

ridicat.



Clasificarea CIL dupa functia indeplinitaDupa functia indeplinita, CIL se clasifica in:

amplificatoare integrate ± cea mai importanta categorie;

stabilizatoare de tensiune integrate;

circuite integrate pentru bunuri de larg consum;

circuite cu calare de faza (PLL).

Clasificarea circuitelor integrate.

- Circuite Integrate Liniare (CIL)

- Circuite Integrate Neliniare (CINL)



multiplicatoare; circuite de divizare;

circuite de ridicare la patrat;

circuite de extragere a radacinii patrate; circuite de logaritmare;

circuite de antilogaritmare (exponentiale);

circuite pentru calculul valorii medii patratice.

comparatoare, etc.

Clasificarea CINL dupa functia indeplinita



Clasificarea amplificatoarelor integrate

Clasificare dupa natura factorului de transfer:a) amplificatoare de tensiune;

b) amplificatoare transconductanta;

c) amplificatoare de curent;

d) amplificatoare de putere

Ui-

Ui+

Uo+

-

a)I0 = gmU i

gm =kIAB C

Ui Zi Io Z

I Bb)



Clasificare dupa banda (domeniul) frecventelor de

lucru:a) Amplificatoare de curent continuu ± destinate

amplificarii semnalelor lent variabile (de frecventa apropiatade 0Hz):

� cu cuplaj de curent continuu intre etaje;� utilizand principiul modularii ± demodularii.

b) Amplificatoare de audiofrecventa (20Hz-25kHz);

c) Amplificatoare de banda larga (de impulsuri) ± au o

banda de frecvente cuprinsa intre zeci de Hz si zeci de MHz;d) Amplificatoare de radiofrecventa ± sunt amplificatoare de

banda ingusta lucrand in domeniul frecventelor radio (30kHz ± 30GHz).



Clasificare dupa natura cuplajului intre etaje:

a) Cu cuplaj in curent continuu (c.c.);

b) Cu cuplaj prin transformator;

c) Cu cuplaj capacitiv;

d) Cu cuplaj optic

Et1 Et2

Et1 Et2

Et1 Et2

a)

c)

b)

~~

d)

Ui- Ui

Uo +

-



Definirea si reprezentarea circuitelor

integrate liniare (CIL)

Definitie: CIL sunt circuite destinate prelucrarii

liniare si ridicarii nivelului de putere a unor semnaleelectrice prin controlul puterii debitate in sarcina de

catre sursa de alimentare, utilizand in acest scop

dispozitive active.Aceste dispozitive active folosite in CI au deci

rolul de a transforma puterea provenita de la sursa

de tensiune in putere de semnal (putere utila).



Simbolic, orice CIL poate fi reprezentat ca un

cuadripol, ca in figura:

ZS

US

Zi

Ui

ZO

O

ZL

UO

Surs de

alimentare

CILSursã de

semnal

Impedantã

de sarcinã

1

1¶

2

2¶

C IL reprez entat ca un cuadripol



Structura amplificatoarelor integrate

Structura tipica a unui amplificator integrat este prezentata in figura

Surs de

alimentare

Etaj de

intrare

Etaj de

amplificare

intermediar

Etaj

prefinalEtaj final

Reactie negativã

(eventual)



Structura amplificatoarelor integrate� Etajul de intrare are rolul de a realiza: o impedanta mare de

intrare, simetrizarea celor doua intrari, o amplificaremoderata in tensiune, o limitare a semnalului de intrare.

� Etajele de amplificare intermediare ofera amplificarea propriu-zisa a circuitului.

� Etajele de intrare si cele intermediare lucreaza in regim desemnal mic ± se poate considera o comportare liniara adispozitivelor active in jurul PSF si se pot folosi circuiteechivalente de semnal mic.

� Etajele prefinale si finale sunt etaje de semnal mare ± sefolosesc modele de semnal mare pentru dispozitiveleactive; aceste etaje sunt destinate obtinerii puterii de iesirein sarcina, cu un consum intern redus, randament cat mai

mare si distorsiuni ale semnalului prelucrat cat mai mici.



Parametrii si caracteristici

Performantele CIL se stabilesc cu ajutorul:

parametrilor ± marimi exprimate sub forma numerica

caracteristicilor ± marimi exprimate sub forma grafica

Fiecare familie de circuite integrate liniare prezinta o serie

de parametri si caracterisitici specifici.

In continuare ne vom referi la parametrii si caracterisiticile

amplificatoarelor integrate.



a) Parametrii de iesire

puterea de iesire nominala Po nom ± puterea de iesire maxima

ce o poate debita amplificatorul pe impedanta de sarcinanominala, in conditiile normale de lucru si in limitele unor

deformari admisibile ale semnalului de iesire - masurate prin

intermediul factorului de distorsiuni dupa o relatie de forma:

H ! ! ! ! P

P

P P

P

U U

U

I I

I

m n n n

n

0

1

02 0

01

02

2

0

2

01

2

02

2

0

2

0

2- - -

tensiunea de iesire nominala Vo nom ± tensiunea de iesire care

corespunde obtinerii Po nom pe sarcina nominala L nom

curentul de iesire nominal Io nom ± curentul de iesire care

corespunde obtinerii Po nom pe sarcina nominala L nom

impedanta de iesire o a amplificatorului (vazuta dinspre

iesirea amplificatorului spre interiorul sau)



Z

ZO UE

IE

Z U

I O

E

E

!

Cea mai uzuala metoda de calculare a impedantei de

iesire utilizeaza aplicarea unui generator ipotetic desemnal la iesirea amplificatorului UE, ca in figura de

mai jos, si masurarea curentului IE.

Impedanta de iesire se calculeaza apoi ca raport al

celor doua marimi, dupa relatia de mai jos:



b) Parametrii de intrare

puterea de intrare nominala - Pi nom;

tensiunea de intrare nominala - Vi nom;

curentul de intrare nominal - Ii nom;

impedanta de intrare - i.

c) Parametrii de transfer amplificarea in tensiune: au = Uo/Ui;

amplificarea in curent: ai = Io/Ii;

amplificarea in impedanta: a

z

= Uo/Ii

;amplificarea in conductanta: ay = Io/Ui;

amplificarea in putere: a p = Po/Pi;

Randamentul =

Putila/

Pabsorbita ± exprima eficienta transferului de

putere de la sursa de alimentare spre iesirea amplificatorului



Caracteristicile amplificatoarelor integrate sunt:

1) caracteristici de frecventa;

2) caracteristica raspunsului la impuls;

3) caracteristica de transfer.

1) Caracteristica de frecventa ± caracterizeaza comportarea

amplificatorului integrat in domeniul frecventa, in regim stationar (dupa terminarea regimului tranzitoriu) si in conditii de semnal mic

(amplitudinea semnalului aplicat la intrare este mult mai mica decat

valorile de PSF ale componentelor active ale amplificatorului).

In general, amplificarea este un numar complex, exprimat cu relatia:

A(j) = Uo(j) / Ui(j) = A() exp[j()]

De cele mai multe ori se reprezinta caracteristica amplitudine ±

frecventa A() si, separat, caracteristica faza ±

frecventa ().



AdB

lg f f i f j

3dBB

lg f

+180r

-180rB=f

i

-f j

In figura de mai jos sunt prezentate cele doua caracteristici: ampitudine

± frecventa A() si faza-frecventa ().

Definitie:Banda de frecvente B ± domeniul de frecvente in careamplificarea nu scade cu mai mult de 3 dB (0,707) din valoarea sa

maxima.



90%

10%

50%

to

td

t pts

tr

UO

t[Q ]

2%

real

ideal

2) Caracteristica raspuns la impuls ± evolutia raspunsului

(semnalului de iesire) in domeniul timp. Aceasta caracteristica

stabileste legatura in domeniul timp intre forma de unda de laiesire si cea de la intrare.

Deducerea caracteristicii:

- se aplica un semnal

treapta la intrare si sevizualizeaza semnalul de

iesire in primele

momente dupa aplicarea

semnalului la intrare.

- forma semnalului de

iesire este una de tip

oscilant amortizat si este

prezentata in figura

alaturata.



Pe caracteristica raspuns la impuls se pot identifica urmatorii timpi:

t0 ± timp mort ± timpul scurs din momentul aplicarii semnalului

treapta si pana cand semnalul de iesire atinge 10 din valoarea de

regim stationar (valoarea semnalului de iesire dupa un timp suficient deindelungat in care se considera terminate toate procesele tranzitorii);

td ± timp de intarziere - timpul scurs din momentul aplicarii

semnalului treapta si pana cand semnalul de iesire atinge 50 din

valoarea de regim stationar ;

tr - timp de crestere (rise time) ± intervalul de timp scurs intre

momentele in care semnalul de iesire atinge 10 si, respectiv, 90 din

valoarea de regim stationar;

t p ± timp de pisc - timpul scurs din momentul aplicarii semnalului

treapta si pana cand semnalul de iesire atinge valoarea sa maxima;

ts ± timpul de stabilizare ± timpul scurs din momentul aplicarii

semnalului treapta si pana cand semnalul de iesire nu oscileaza cu mai

mult de 2 in jurul valorii de regim stationar.

dce - 1- introduce re, clasificare parametrii

Documents