FET in common DRAIN e Common GATE

[riccardo]

La mia domanda mette alla prova per primo me stesso.
Passo a dire:
avendo una sorgente a impedenza trascurabile, la quale emette in uscita impulsi in corrente, a 0 Volts ,0uA, 2uA, 4uA, è plausibile fargli pilotare il gate di un fet in common drain, e prelevare il segnale al source di quest'ultimo?
Cosa mi ritrovo all'uscita?
Grazie



Saluti

R.R.

[nebbioso]

La mia domanda mette alla prova per primo me stesso.
Passo a dire:
avendo una sorgente a impedenza trascurabile, la quale emette in uscita impulsi in corrente, a 0 Volts ,0uA, 2uA, 4uA, è plausibile fargli pilotare il gate di un fet in common drain, e prelevare il segnale al source di quest'ultimo?
Cosa mi ritrovo all'uscita?
Grazie

Saluti

R.R.


Originariamente inviato da riccardo - 01/05/2006 :  21:18:08

Se la sorgente ha impedenza trascurabile (rispetto al carico) e' un generatore di tensione e non puo' emettere impulsi di corrente (questa viene determinata dal carico) ma di tensione.
Se invece emette impulsi di corrente e' un generatore di corrente, ovvero ad impedenza infinita; inoltre la tensione d'uscita e' determinata dal carico: non puo' essere zero se questo non e' un cortocircuito.
Dovresti scegliere... .
Comunque nel secondo caso l'uscita del fet in source follower potrebbe essere:
A) se il gate ha un resistore di polarizzazione a massa, degli impulsi di tensione con valore Vo + (R*I*A), ove Vo e' la tensione a riposo, I il valore (con segno) dell'impulso di corrente, A e' il guadagno (<1) del fet e R il resistore di cui sopra (salvo fenomeni di integrazione della corrente dovute alle capacita' parassite);
B) se il gate fosse flottante in teoria avresti sul source una serie di rampe dovute alla carica della capacita' del gate sino all'andata in conduzione della giunzione gate-drain (impulsi positivi) o alla sua rottura (in caso di impulsi negativi). In pratica il comportamento sarebbe influenzato dalle corrrenti di perdita del gate (il fet sarebbe probalbilmente gia' in zona ohmmica oppure oscillerebbe) e dalle altre capacita' parassite del circuito.

Ciao.

Antonino

[riccardo]

Carissimo Antonino,
in primis mi scuso per lo svarione...generatore di corrente, per definizione è....
Magari è meglio che chiarisco e dico la stupidata che volgio dire con parole mie.
L'argomento della mia domanda è uno stadio I/V MINIMALE a valle del famoso (che noia!) Dac TDA1541.
La prima soluzione di conversione sarebbe una R, da 1K o giù di lì, verso massa, e a seguire un filtro passa basso.
Ho letto che il TDA1541 emette impulsi in corrente V0, 0 uA, 2 uA, 4uA, e la letteratura spicciola riporta che valori in tensione per il lavoro del DAC ingenerano distorsione. Quindi, ipotizzo, se io effettuo la conversione I/V con una R, ai capi della R il Dac "vedrà" una tensione, generando distorsione.
Quindi, congetturavo: se usassi invece un FET (come scrisse Luca COmi tempo fa qui), sarei in grado di eliminare il problema (immaginario o meno) della R, e sarei... per giunta... anche in grado di non alterare la Fase del segnale. Senza alterazioni di Fase abbiamo con i Jfet solo due configurazioni: Common Drain, e Common Gate.
E questo sarebbe lo schema che io ho trovato, ma non so se funziona con il TDA1541. Qui il dispositivo mi pare sia configurato in common Gate.
Se non erro il Common Drain ha una alta impendenza di ingresso, e il ccommon Gate bassa....

Se la sorgente ha impedenza trascurabile (rispetto al carico) e' un generatore di tensione e non puo' emettere impulsi di corrente (questa viene determinata dal carico) ma di tensione.
Se invece emette impulsi di corrente e' un generatore di corrente, ovvero ad impedenza infinita; inoltre la tensione d'uscita e' determinata dal carico: non puo' essere zero se questo non e' un cortocircuito.
Dovresti scegliere... .
Comunque nel secondo caso l'uscita del fet in source follower potrebbe essere:
A) se il gate ha un resistore di polarizzazione a massa, degli impulsi di tensione con valore Vo + (R*I*A), ove Vo e' la tensione a riposo, I il valore (con segno) dell'impulso di corrente, A e' il guadagno (<1) del fet e R il resistore di cui sopra (salvo fenomeni di integrazione della corrente dovute alle capacita' parassite);
B) se il gate fosse flottante in teoria avresti sul source una serie di rampe dovute alla carica della capacita' del gate sino all'andata in conduzione della giunzione gate-drain (impulsi positivi) o alla sua rottura (in caso di impulsi negativi). In pratica il comportamento sarebbe influenzato dalle corrrenti di perdita del gate (il fet sarebbe probalbilmente gia' in zona ohmmica oppure oscillerebbe) e dalle altre capacita' parassite del circuito.

Ciao.

Antonino


Originally posted by nebbioso - 01/05/2006 : 23:16:58

Saluti

R.R.

[andypairo]

Carissimo Antonino,
in primis mi scuso per lo svarione...generatore di corrente, per definizione è....
Magari è meglio che chiarisco e dico la stupidata che volgio dire con parole mie.
L'argomento della mia domanda è uno stadio I/V MINIMALE a valle del famoso (che noia!) Dac TDA1541.
La prima soluzione di conversione sarebbe una R, da 1K o giù di lì, verso massa, e a seguire un filtro passa basso.
Ho letto che il TDA1541 emette impulsi in corrente V0, 0 uA, 2 uA, 4uA, e la letteratura spicciola riporta che valori in tensione per il lavoro del DAC ingenerano distorsione. Quindi, ipotizzo, se io effettuo la conversione I/V con una R, ai capi della R il Dac "vedrà" una tensione, generando distorsione.
Quindi, congetturavo: se usassi invece un FET (come scrisse Luca COmi tempo fa qui), sarei in grado di eliminare il problema (immaginario o meno) della R, e sarei... per giunta... anche in grado di non alterare la Fase del segnale. Senza alterazioni di Fase abbiamo con i Jfet solo due configurazioni: Common Drain, e Common Gate.
E questo sarebbe lo schema che io ho trovato, ma non so se funziona con il TDA1541. Qui il dispositivo mi pare sia configurato in common Gate.
Se non erro il Common Drain ha una alta impendenza di ingresso, e il ccommon Gate bassa....

Originariamente inviato da riccardo - 02/05/2006 :  19:37:50

Ciao Riccardo,
una cosa simile a quello che vorresti fare tu l'ha fatta Nelson Pass con lo stadio I/V del D1.
La differenza fondamentale sta nel fatto che lui usa un Mosfet con polarizzazione fissa sul gate, il source collegato all'uscita DAC e caricato con una resistenza di alto valore che va ad un'alimentazione negativa (ma funge da generatore di corrente costante).

Il segnale viene prelevato su una resistenza collegata tra drain e V+.
In sostanza la corrente in uscita dal DAC e quella fornita dal fet sono costanti in somma e il fet che mantiene pressochè costante la tensione del nodo di uscita del DAC.

Semplice e bensuonante.
Se non sbaglio ho postato qui il circuito tempo fa.

Ciao

Andrea

[riccardo]

Credo che lo schema da te postato sia questo (ho aggiunto le note scritte da te)

Ciao Riccardo,
una cosa simile a quello che vorresti fare tu l'ha fatta Nelson Pass con lo stadio I/V del D1.
La differenza fondamentale sta nel fatto che lui usa un Mosfet con polarizzazione fissa sul gate, il source collegato all'uscita DAC e caricato con una resistenza di alto valore che va ad un'alimentazione negativa (ma funge da generatore di corrente costante).

Il segnale viene prelevato su una resistenza collegata tra drain e V+.
In sostanza la corrente in uscita dal DAC e quella fornita dal fet sono costanti in somma e il fet che mantiene pressochè costante la tensione del nodo di uscita del DAC.

Semplice e bensuonante.
Se non sbaglio ho postato qui il circuito tempo fa.

Ciao

Andrea


Originally posted by andypairo - 02/05/2006 : 20:50:18

Saluti

R.R.

[andypairo]

Credo che lo schema da te postato sia questo (ho aggiunto le note scritte da te)



Saluti

R.R.


Originariamente inviato da riccardo - 02/05/2006 :  22:20:36

Esatto, come nota aggiuntiva è anche possibile prelevare l'uscita direttamente dal drain del MOS (se il carico non è impegnativo).

Ciao

Andrea

[riccardo]

Grazie Andrea. La mia intenzione era quella di far seguire al Common Gat a Fet con funzione I/V che ho postato, un filtro passa basso, e quindi un fet amplificante in tensione che esca a trasformatore.
Il fet è una fissazione in common gate o drain perchè rispetta la fase del segnale, ed inoltre è utilizzabile senza gate feedback (mi pare, e ammesso che lo sia)
Inoltre, non so se possa funzionare, ma mi pare molto più semplice da realizzare dello schema di Nelson Pass.

Esatto, come nota aggiuntiva è anche possibile prelevare l'uscita direttamente dal drain del MOS (se il carico non è impegnativo).

Ciao

Andrea


Originariamente inviato da andypairo - 02/05/2006 :  23:22:44

Saluti

R.R.

[andypairo]

Ciao Riccardo,
dire che lo schema di Pass è complicato mi sembra eccessivo , in fondo vale per entrambi i canali.

Per quanto riguarda il circuito a FET, sei sicuro di riuscire a farlo lavorare come si deve?
Hai diversi limiti da rispettare:
-Il TDA1541A è specificato con voltage compliance di +/- 25 mV , quindi il source del FET non deve muoversi più di tale valore con una variazione di corrente pari alla full-scale current del DAC (bisogna guardare la gm del FET)
-Il punto di lavoro deve essere centrato attorno allo zero e poter swingare negativo

Ora, riesci a polarizzare il FET per fargli passare un corrente adeguata (> 2*Imax Dac) rispettando i limiti di cui sopra?

Ciao

Andrea

[riccardo]

Diamo per assodato che per me capire certe espressioni è assai complicato, figuriamoci rispettare i punti di cui sopra....
Cmq, porta pazienza se rispondo con domande alle domande..
1) voltage compliance?
vuoi dire il massimo voltaggio tollerato dall'output analogico del Tda1541 è una fluttuazione massima della tensione di +/-25mV, rispetto ai valori previsti, 0, e quanto a corrente da 25-50 nA fino al full scale 4; 4,6 mA.
Quindi per Gm intendi la transconduttanza del Fet 2Sk170 ossia YFS che sarebbe...22 milliSiemens. Il datasheet riporta inoltre per il 2Sk170Bl una classificazione IDSS di 6 - 12 mA

2) 2*Imax dac (output) sarebbe quindi circa 10 mA?
Che ne pensi?
R

Ciao Riccardo,
dire che lo schema di Pass è complicato mi sembra eccessivo , in fondo vale per entrambi i canali.

Per quanto riguarda il circuito a FET, sei sicuro di riuscire a farlo lavorare come si deve?
Hai diversi limiti da rispettare:
-Il TDA1541A è specificato con voltage compliance di +/- 25 mV , quindi il source del FET non deve muoversi più di tale valore con una variazione di corrente pari alla full-scale current del DAC (bisogna guardare la gm del FET)
-Il punto di lavoro deve essere centrato attorno allo zero e poter swingare negativo

Ora, riesci a polarizzare il FET per fargli passare un corrente adeguata (> 2*Imax Dac) rispettando i limiti di cui sopra?

Ciao

Andrea



Originally posted by andypairo - 03/05/2006 : 14:34:19

Saluti

R.R.

[nebbioso]

Ciao Riccardo,
dire che lo schema di Pass è complicato mi sembra eccessivo , in fondo vale per entrambi i canali.

Per quanto riguarda il circuito a FET, sei sicuro di riuscire a farlo lavorare come si deve?
Hai diversi limiti da rispettare:
-Il TDA1541A è specificato con voltage compliance di +/- 25 mV , quindi il source del FET non deve muoversi più di tale valore con una variazione di corrente pari alla full-scale current del DAC (bisogna guardare la gm del FET)
-Il punto di lavoro deve essere centrato attorno allo zero e poter swingare negativo

Ora, riesci a polarizzare il FET per fargli passare un corrente adeguata (> 2*Imax Dac) rispettando i limiti di cui sopra?

Ciao

Andrea



Originariamente inviato da andypairo - 03/05/2006 :  14:34:19

Premetto che non conosco ne' il TDA1541A ne' quale sia il MOSFET usato dal sig. Pass, per cui le mie considerazioni sono abbastanza generali.

1) Il fatto che un DAC chieda un'uscita pari a zero +/- 25mv e' indizio che e' stato progettato per un convertitore corrente-tensione basato su opamp. Nulla proibisce di usare un JFET o un MOSFET (o anche un BJT), ma bisogna introdurre delle complicazioni circuitali non banali per tenere tenere il nodo di iniezione entro i margini indicati, sia per la continua (in funzione del tempo, della temperatura, della tensione di alimentazione) che in AC (nel transitorio come col livello assoluto della corrente). Rispetto alla continua ho dei dubbi sul circuito a MOSFET presentato: i MOSFET enhancement, per motivi tecnologici, hanno drift di parecchi mv/C (sino a qualche decina), oltre che di stabilita' nel tempo. Anche il rumore in bassa frequenza e', generalmente, un ordine di grandezza superiore a BJT e JFET. E' per questi motivi che gli opamp CMOS a basso drift sono tutti del tipo chopping e quelli "di precisione" sono con ingressi BJT o JFET.
Per cio' che riguarda il comportamento in commutazione, la resistenza d'ingresso per entrambi i tipi di FET e' praticamente uguale a 1/gm (in parallelo all'eventuale resistenza di polarizzazione). Per rispettare il criterio dei 25mv con una varianza di circa 5mA, la gm non dovrebbe mai scendere al di sotto di 200mS; io non conosco ne' JFET ne' MOSFET che abbiano questa trasconduttanza nel range di corrente di 10ma del circuito di Pass o di un JFET di segnale. Per i MOSFET bisogna lavorare nella gamma 0,300-0,500A; con 15v sul drain siamo nel campo dei VMOS di potenza (parliamo di potenze a riposo a partire dai 4W!) oppure -ma e' una opzione tutta da verificare- MOSFET di potenza di tipo "laterale"; resta aperta comunque la questione della stabilita' termica.
Probabilmente, se si vuole assolutamente scartare la soluzione "naturale" con opamp (buono! non i vari 45xy), la migliore alternativa e' un BJT polarizzato tipo specchio di corrente (o tramite un servo) ed operante nei dintorni dei 20ma (Re <2ohm).

Ciao.

Antonino

[andypairo]

In effetti Antonino solleva un punto "scottante": io stesso non ero mai andato a vedere nel dettaglio dei numeri come lavorasse il D1, anche se sembra essere utilizzato con successo anche col TDA1541A.

Io l'ho adoperato col TDA1545, che ha requisiti moolto meno stringenti, per cui non me ne sono preoccupato.

Ora però ci tocca tirar su le maniche...e notare che:
-L'Adagio di T. Loesch usa una R da 20 Ohm (in // all'impedenza riflessa di un trafo step-up, trascurata per prima approssimazione), per cui lo swing sarebbe di 80mV pk-pk (+/-40)

-Lo stadio a tubi che propone come "ultimate" usa addirittura una 47 Ohm, per cui credo che i +/-25mV siano un tantino conservativi.

Tenendo conto di queste considerazioni penso che si possa rilassare questa condizione senza troppi problemi, oppure puntare su un circuito a bjt (mi viene in mente quello proposto da Jocko Homo, quello di Thorsten con l'OPA660 e quello di Pedja con il AD844, due integrati che sono dei "diamond buffer") se non si vogliono usare stadi classici a opamp (che sono ritenuti malsuonanti da molti).

Essendoci una così grande varietà di circuiti già sviluppati non so quanto valga la pena scoprire l'acqua calda, a meno chiaramente di volersi mettere alla prova.

Ciao

Andrea

[mauropenasa]

Devo "spezzare una lancia" a favore di Antonino.
La sua disamina è uno specchio perfetto del mio pensiero a riguardo di queste soluzioni (barbare, ribadisco).

Credo che sia lapalissiano che tutti i dac "current out" siano sviluppati per essere usati con opamp, tra l' altro con mille raccomandazioni sul fatto che essi dispongano di prestazioni DC ed AC adeguate.

Dato che nessuno sa perchè (e se è vero) che gli opamp siano cosi "nefasti", tranne che per mere questioni di marketing, secondo me sarebbe più costruttivo lavorare sul miglioramento delle configurazioni di quest' ultimi, giusto per non limitarsi ad approssimazioni da "quadripolo reazionato", che sappiamo essere troppo elementari per rappresentare molte problematiche.

Non è il caso di entrare nel merito del concetto "semplice è bello", ultima forntiera anche di Pass, perchè sono affermazioni semplicemente inconsistenti.
Diciamo che, nel caso di Pass, siccome tutte le soluzioni alla portata delle sue capacità intellettuali erano già state brevettate, da lui e da altri, e lui se non brevetta una cosa al mese "ci patisce", anche lui ha ripiegato per "l' acqua calda", come la "super simmetria" e l' uso estensivo di mosfet in tutte le sezioni (Puntando tutto sulla struttura bilanciata, l' unica che tiene insieme, anche se in modo approssimativo, delle polarizzazioni cosi elementari...).

Bene, ho buttato a mare le ipotesi di Riccardo, le nuove soluzioni di Pass e tutto il movimento dei dac alternativi, il tutto in un unico intervento...

Mah... Sembro una "vecchia zitella", me ne rendo conto.
Purtroppo io credo che se le "invenzioni" spicciole fossero di meno e la preparazione tecnica media maggiore (parlo degli ambienti professionali, ovviamente), non ci sarebbe bisogno di disquisire su come fare a "far suonare" un CDplayer...
Dato che di solito, negli ambienti DIY, mi si risponde (a me piace sperimentare e delle tue tesi non me ne può....), mi rispondo da solo, fate finta che io non abbia detto nulla....
Mi premeva solo dare il mio "appoggio" alle analisi di Antonino..

ciao


Mauro
http://www.webalice.it/mauro.penasa/index.html

[riccardo]

Bene bene.
Siccome non sono capace, avete suggerimenti per usare nell'impiego proposto una coppia di BB OPA2604?
Dico, uno schemino funzionante...

Devo "spezzare una lancia" a favore di Antonino.
La sua disamina è uno specchio perfetto del mio pensiero a riguardo di queste soluzioni (barbare, ribadisco).

Credo che sia lapalissiano che tutti i dac "current out" siano sviluppati per essere usati con opamp, tra l' altro con mille raccomandazioni sul fatto che essi dispongano di prestazioni DC ed AC adeguate.

Dato che nessuno sa perchè (e se è vero) che gli opamp siano cosi "nefasti", tranne che per mere questioni di marketing, secondo me sarebbe più costruttivo lavorare sul miglioramento delle configurazioni di quest' ultimi, giusto per non limitarsi ad approssimazioni da "quadripolo reazionato", che sappiamo essere troppo elementari per rappresentare molte problematiche.

Non è il caso di entrare nel merito del concetto "semplice è bello", ultima forntiera anche di Pass, perchè sono affermazioni semplicemente inconsistenti.
Diciamo che, nel caso di Pass, siccome tutte le soluzioni alla portata delle sue capacità intellettuali erano già state brevettate, da lui e da altri, e lui se non brevetta una cosa al mese "ci patisce", anche lui ha ripiegato per "l' acqua calda", come la "super simmetria" e l' uso estensivo di mosfet in tutte le sezioni (Puntando tutto sulla struttura bilanciata, l' unica che tiene insieme, anche se in modo approssimativo, delle polarizzazioni cosi elementari...).

Bene, ho buttato a mare le ipotesi di Riccardo, le nuove soluzioni di Pass e tutto il movimento dei dac alternativi, il tutto in un unico intervento...

Mah... Sembro una "vecchia zitella", me ne rendo conto.
Purtroppo io credo che se le "invenzioni" spicciole fossero di meno e la preparazione tecnica media maggiore (parlo degli ambienti professionali, ovviamente), non ci sarebbe bisogno di disquisire su come fare a "far suonare" un CDplayer...
Dato che di solito, negli ambienti DIY, mi si risponde (a me piace sperimentare e delle tue tesi non me ne può....), mi rispondo da solo, fate finta che io non abbia detto nulla....
Mi premeva solo dare il mio "appoggio" alle analisi di Antonino..

ciao


Mauro
http://www.webalice.it/mauro.penasa/index.html



Originariamente inviato da mauropenasa - 04/05/2006 :  10:46:28

Saluti

R.R.

[nebbioso]

Bene bene.
Siccome non sono capace, avete suggerimenti per usare nell'impiego proposto una coppia di BB OPA2604?
Dico, uno schemino funzionante...


OMISSIS OMISSIS OMISSIS OMISSIS


Originariamente inviato da riccardo - 04/05/2006 :  11:10:50

Personalmente sono sempre disponibile -nei limiti delle mie conoscenze e delle mie bibliche tempistiche- a dare un aiuto o cercare di fornire una critica costruttiva, ma un progetto via mail, attorno ad un componente mai usato per un sistema dal "capitolato" sconosciuto e' -HIMO- un'autostrada per il disastro: avrebbe migliori probabilita' di salvarsi la pelle un extraterrestre con la diagnosi telefonica fatta da un nostro medico di guardia... .
Ciao.

Antonino

[riccardo]

OT : fantastico.

Bene bene.
Siccome non sono capace, avete suggerimenti per usare nell'impiego proposto una coppia di BB OPA2604?
Dico, uno schemino funzionante...


OMISSIS OMISSIS OMISSIS OMISSIS


Originariamente inviato da riccardo - 04/05/2006 :  11:10:50

Personalmente sono sempre disponibile -nei limiti delle mie conoscenze e delle mie bibliche tempistiche- a dare un aiuto o cercare di fornire una critica costruttiva, ma un progetto via mail, attorno ad un componente mai usato per un sistema dal "capitolato" sconosciuto e' -HIMO- un'autostrada per il disastro: avrebbe migliori probabilita' di salvarsi la pelle un extraterrestre con la diagnosi telefonica fatta da un nostro medico di guardia... .
Ciao.

Antonino


Originariamente inviato da nebbioso - 05/05/2006 :  00:04:11

Saluti

R.R.

[andypairo]

Mauro,
come vedi qui siamo disponibilissimi a passare dalla critica distruttiva a quella costruttiva .

I punti principali su cui molte di queste "eresie" tecniche si basano sono:
-i convertitori I/V "classici" a OPAMP basano il loro funzionamento esclusivamente sulla retroazione dell'amp, e (aggiungo io) non tutti gli opamp sono in grado di gestire correttamente la tipologia di segnale trattata, che ricordiamo essere un segnale a "gradini" di corrente (almeno per i DAC multibit).

-i filtri digitali, se fatti male, fanno piu danno che bene.

Per ora lascerei stare il discorso filtri digitali e mi concentrerei sullo stadio I/V:
Come definire, dato un segnale in uscita da un DAC multibit, con fattore di sovracampionamento 8( o 4, fa lo stesso) e corrente full-scale 4 mA, che caratteristiche deve avere un OPAMP per poter trattare correttamente tale segnale?

Vorrei ricordare che le problematiche di saturazione degli stadi a valle indicate da Mauro a causa di segnali non adeguatamente filtrati nel caso NON-OS ora si spostano verso lo stadio I/V, dove verosimilmente sono piu circoscritte (o circoscrivibili).

Schema di base:


Commenti?
Idee?

Ciao

Andrea

[vexator]

scusate, ma che differenza c'è (sia tecnica che "acustica") nell'usare un convertitore i/v con op.amp ed una semplice resistenza?

PS: per favore non rispondetemi semplicemente che suona meglio.

Giovanni De Filippo

MEMENTO AVDERE SEMPER

[andypairo]

La cosa più evidente sta nel fatto che il pin di uscita del DAC non si muove in tensione se usi un opamp, e questo è richiesto da molti DAC, tipo il TDA1541A.
I generatori di corrente interni infatti non sono ideali e quindi non riescono a mantenere la corrente richiesta se la tensione al pin di uscita varia oltra una certa soglia.

Tecnicamente però il "virtual ground" generato dall'opamp (che tra l'altro inverte è tutto dovuto alla retroazione, in quanto notoriamente gli ingressi sono nodi ad alta impedenza. Infatti l'opamp reagisce alla DDT causata dalla corrente del DAC muovendo l'uscita in modo che tutta la corrente fornita dal DAC vada a scorrere nella Rfeedback.

Da qui vorrei partire: se l'OPAMP è ideale problemi non ce ne sono, con gli opamp reali invece bisogna fare i conti con la funzione di trasferimento dell'OPAMP stesso per vedere di quanto si devia dal funzionamento ideale nella banda dei segnali da cui è interessato (che NON è 20Hz - 20Khz!)

Palla al centro.

Ciao

Andrea

Il rapporto di conversione è appunto -Rf*iDac

[mauropenasa]

Bene, Andrea, vedo che conosci "le basi" delle maggiori problematiche di quello stadio.

Resto nel tecnico, per evitare inutili disquisizioni.
In realtà, volevo pure limitare i miei interventi in materia, dato che mi sto occupando d' altro e non ho spesso mente locale su queste situazioni specifiche (io amo essere anche propositivo, non solo detrattivo su un piano teorico...).

Integro il giusto commento di Andrea sulle necessità (vitali) di mantenere a 0V la tensione (per la precisione la tensione alternata, tipicamente il segnale utile... perchè una piccola tensione DC di polarizzazione non è cosi influente...) nel nodo di corrente di uscita:
i dac multibit a media ed alta velocità, ma forse semplicemente tutti i dac multibit industriali, sono formati da una rete R2R invertita. Se prendete un datasheet di un qualsiasi dac che usi quel tipo di rete vi si trova una buona spiegazione di come funziona quella rete. In pratica lavora in corrente, sempre, per ragioni elementari di ridurre i glitch in fase di commutazione ad alta velocità, ed in particolare la R2R invertita si limita a deviare la corrente, che scorre sempre costantemente, tra il nodo di uscita + ed il nodo di uscita -, comunemente messo a massa.
Fin qui nulla di particolare. Alcuni dac integrano il circuito mostrato da Andrea, ed escono con una tensione proporzionale, altri, (i migliori, perchè permettono appunto di scegliere il modello di opamp più adatto...) forniscono solo i nodi di corrente di uscita, da concatenare in base alle applicazioni.

Succede che molti ignorano che siffatti dac usano, come elementi "deviatori" di corrente, degli switch a cmos, ottimi se integrati nel chips e studiati allo scopo, ma che hanno la caratteristica di subire delle inevitabili variazioni di resistenza serie quando ai loro capi esiste una delta V, esattamente come succede ad un fet in polarizzazione lineare.
Questi dispositivi, la cui caratteristica standard Ron VS Vout corrisponde grossomodo a quella che si vede nei datasheet di chips come i normali CD4051- CD4066 (guardatevela...) o altri semplici interruttori analogici che lavorano a 5V, fa si che in presenza di una variazione di tensione, presente all' ingresso e/o all' uscita, deviando fortemente la Ron modificano la pesatura dei bit (resitenza "2R" equivalente) modificando la corrente in base al ampiezza del segnale, anzichè lasciarla inalterata, come farebbe un' interruttore meccanico.
Questo fenomeno, se rimane entro tensioni (e quindi delta Ron) minori della tensione di alimentazione del chips sono ascrivibili ad aumenti della THD infinitesimale che già esiste (minima variazione di tensione provocata dalla I*Ron di qualche centinaio di ohm, presente quasi esclusivamente in fase di commutazione a causa delle componenti capacitive che rallentano la "commutazione a corrente costante"), ma già per variazioni di tensione di uscita intorno e maggiori a 1Vpp si vede chiaramente un aumento di armoniche pari di diverse decine di dB, ed in prossimità ed oltre i 5V di alimentazione la struttura va in saturazione, con compressioni in ordini percentuali (THD pari =>1%...).

Ergo: Evitare come la peste che il segnale utile sia presente in forma di tensione sui nodi di corrente di uscita, pena creare "un triodo" (nell' ascrizione negativa del termine... la sua THD di seconda armonica....).

Certo che l' operazionale "risente della sua funzione di trasferimento" e delle sue necessità di "antisaturazione", cosi come dal momento che si decide di usarli non si può prescindere dal investire tutto sulla NFB, anche se non sempre o non del tutto...

Diciamo che intanto questa soluzione sposta le rogne dal dac alla sezione di transizione, permettendo al dac di lavorare al meglio e senza distorsioni gratuite.
Altro elemento a vantaggio degli opamp è che la reazione "shunt" o configurazione invertente negli opamp è sempre molto più performante, per ragioni sia di struttura interna (lunghi dibattiti su questo nei forum mondiali) che per la semplice ragione che nella funzione di trasferimento la rete di reazione lavora su un "bilanciamento di corrente" comune sia all' ingresso che all' uscita del dispositivo.
Per capirlo basta farsi un giro nei siti, come quello di D.Self, in cui si possono confrontare le THD statiche di alcuni opamp, in modo invertente e non invertente....

Morale, fintanto che siamo al circuito di Andrea, scegliendo un buon opamp, dura è dimostrare che si degradano le performances, specie rispetto a circuiti che saturano di fatto il dac, come le soluzioni passive....

ciao


Mauro
http://www.webalice.it/mauro.penasa/index.html

[andypairo]

Dunque, visto che non lo fa nessun altro comincio io a buttare qualche sassolino nello stagno....

-Banda di frequenza di interesse: sebbene il segnale da ricavare abbia banda 20Hz-20KHz il segnale di corrente in uscita dal DAC ha banda ben più ampia. Abbiamo infatti a che fare con gradini di corrente.
Non ho voglia di andare a ricuperare i testi di teoria dei segnali ma come prima stima su può usare l'inverso del tempo di settling del DAC.

Per il TDA1545 si parla di 0,2 uS, per il TDA1541A di 0,5uS.
Quindi abbiamo una "banda" di almeno 5 MHz per il primo e di 2MHz per il secondo.

Ora il cosiddetto "virtual ground" è tanto più efficace quanto più alto il guadagno in open loop dell'operazionale impiegato, che sappiamo essere decrescente (-20 dB/decade) con la frequenza per via della compensazione a polo dominante.
Un OPA con prodotto banda-guadagno di 25 MHz avrebbe guadagno 5 a 5 Mhz e 12,5 a 2 MHz, e questo dà un'idea di come ben pochi OPAMP siano adatti a tale lavoro (anche perchè questa è solo una delle caratteristiche richieste dal lavoro)

Questo articolo di Walt Jung spiega alcuni criteri di scelta da adottare, inoltre sarebbe interessante ricuperare gli articolo di Barrie Gilbert citati in fondo.

http://www.elecdesign.com/Articles/Inde ... cleID=7207

Commenti?

Ciao

Andrea

Edit: trovati gli articoli di Gilbert

Opamps myths : http://archive.chipcenter.com/analog/c007.htm
Spicing Up The Op-Amp : http://archive.chipcenter.com/analog/c011.htm
Are Op Amps Really Linear? : http://archive.chipcenter.com/analog/c014.htm