CHESTIONAR PENTRU EXAMENE

1.Clasificarea si structura circuitelor integrate liniare

AO si studierea utilizarii lor in calitate de circuite liniare ca: amplificatoare, sumatoare, diferentiatoare, integratoare.

2.Structura circuitelor integrate liniare

3.Parametri si caracteristici

4.Surse de curent cu tranzistoare. Sursa de curent simpla

Sursa de curent simplă

Cea mai simplă formă a sursei de curent – vezi fig. 1 – constă dintr-un rezistor şi două tranzistoare. Tranzistorul Q1 este conectat ca diodă, forţându-se astfel o valoare nulă pentru tensiunea colector-bază. În acest fel, la joncţiunea colector-bază nu există injecţie (deoarece nu este polarizată) şi tranzistorul se comportă ca şi cum ar fi regiunea activă directă. În continuare vom neglija curenţii reziduali ai joncţiunilor şi vom presupune ca tranzistoarele sunt identice şi că rezistenţa de ieşire a tranzistorului Q2 este infinită. Deoarece tranzistoarele Q1 şi Q2 au aceeaşi tensiune bază-emitor curenţii lor de colector sunt egali

IC1=IC2 (1)

Scriind suma curenţilor în colectorul tranzistorului Q1 se abţine

deci

(2)

Dacă βF este mare, curentul de colector al tranzistorului Q2 este practic egal cu curentul de referinţă

(3)

Fig.1 O sursă de curent simplă, cu două tranzistoare

Rezultă că în cazul a două tranzistoare Q1, Q2 identice curenţii de ieşire şi de referinţă sunt egali. De fapt nu este necesar ca tranzistoarele să fie identice. Ariile de emitor ale lui Q1 şi Q2 pot să fie făcute diferite, fapt care determină ca şi valorile curentului IS pentru cele două tranzistoare să fie diferite; în acest caz valorile celor doi curenţi de colector, IC1 şi IC2, nu vor mai fi egale ci se vor afla într-un raport constant. Cum acest raport poate să fie supraunitar sau subunitar, rezultă că plecând de la o valoare dată a curentului de referinţă se poate obţine orice valoare se doreşte pentru curentul de ieşire. Totuşi rapoartele de arii mai mari ca, aproximativ, 5:1 duc la un consum mare de arie, din cauza suprafeţei ocupate de către cel mai mare dintre cele două tranzistoare. Din această cauză penrtu generarea unor rapoarte mari de curenţi se preferă alte metode care se vor discuta în secţiunile următoare. Deoarece curentul de intrare este reflectat la ieşire, acest circuit este deseori denumit “oglindă de curent”.

Unul din cele mai importante aspecte legete de funcţionarea unei surse de curent este dat de modificarea curentului sursei de curent la variaţiile de tensiune de pe terminalul de ieşire. Această modificare este caracterizată de rezistenţa de ieşire

de semnal mic a sursei de curent. Importanţa acestui parametru este pusă în evidenţă, se exemplu, de faptul că atât raportul de rejecţie a modului comun al unui amplificator diferenţial cât şi câştigul unui circuit cu sarcină activă depind în mod direct de valoarea sa.

În scrierea relaţiei (1) am presupus independenţa curenţilor de colector ai celor două tranzistoare de tensiunile lor colector-emitor. În realitate, curentul de colector creşte uşor odată cu creşterea tensiunii colector-emitor (vezi fig.2).

Figura 2

Efectul de modulare a grosimii bazei se poate reprezenta, pentru condiţii de semnal mare prin expresia

unde VA este tensiunea Early. O valoare tipica a tensiunii Early pentru tranzistoarele npn este de 130 V. Deci, de exemplu, presupunând că potenţialul colectorului tranzistorului Q2este de 30 V şi observând că tensiunea colector-emitor a tranzistorului Q1 este egală cu VBE(on), raportul curenţilor IC2 şi IC1 este:

(4)

Rezultă ca pentru un circuit care lucrează cu o alimentare de 30 V curenţii sursei de curent pot să difere faţă de valprile calculate – pentru cazul în care se neglijează rezistenţa de ieşire a tranzistorului – cu nu mai puţin decât 25%.

Un alt factor de merit pentru o sursă de current realizată cu tranzistoare este tensiunea echivalentă în gol, VThev. Atât timp cât tranzistoarele sursei de curent sunt în regiunea activă directă, orice configuraţie de sursă de curent poate fi caracterizată printr-o rezistenţă de ieşire Ro şi un current de ieşire Io, în conformitate cu circuitul echivalent Norton din fig. 4.3a. În general vorbind, în circuitele concrete, rezistenţa de ieşire scade atunci când cerentul de ieşire creşte. Circuitul echivalent Thévenin este indicat în fig. 4.3b, generatorul echivalent Thévenin fiind egal cu

(5)

Tensiunea Thévenin rămâne în general constantă pentru o configuraţie dată de sursă de curent, fiind independentă de valoarea particulară Io urmărită prin proiectare.

Fig. 3 (a) Reprezentarea prin circuit echivalent Norton a unei surse de curent cu transistor. (b) Reprezentarea prin circuitul echivalent Thévenin a unei surse de curent cu transistor.

De exemplu pentru sursa de curent simplă se obţine

(6)

expresie în care s-a utilizat relaţia ro=VA/IC. Deci pentru sursa de curent simplă tensiunea echivalentă în gol este egală cu tensiunea Early, VA. Sursele de current cu o structură de circuit mai complexă au valori ale tensiunii VThev care sunt mai mari ca VA. De exemplu, dacă curentul de ieşire al sursei de curent simple este de 1 mA, atunci

(7)

De observat că la ieşirea sursei de curent nu apare niciodată tensiunea echivalentă în gol, VThev. Dacă ieşirea sursei de curent este lăsată în gol, din circuitul echivalent din fig. 4.3b rezultă că s-ar obţine o tensiune de ieşire –VThev. Acest rezultat nu se verifică în realitate deoarece tranzistorul sursă de curent se saturează atunci când tensiunea la bornele sursei de curent (care este egală cu tensiunea colector-emitor) se apropie de zero. Rezultă că reprezentările Thévenin şi Norton

sunt valabile numai pentru acele valori ale tensiunii şi curentului de la ieşirea sursei de curent pentru care tranzistoarele sunt în regiunea activă directă.

5.Sursa standard de curent

Surse de curent ce folosesc alte tensiuni standard

Nivelul independenţei faţă de sursa de alimentare oferită de sursa de curent Widlar bipolară sau MOS nu este adecvată pentru multe tipuri de circuite analogice. O mult mai mică sensibilitate poate fi obţinută făcând curenţii de polarizare să depindă de o altă tensiune standard diferită de tensiunea de alimentare. Circuitele de polarizare de referinţă pot fi clasificate după de tensiunea standard în funcţie de care se stabilesc curenţii de polarizare. Cele mai convenabile tensiuni standard sunt tensiunile bază-emitor sau de prag ale unui tranzistor, tensiunea termică, sau tensiunea de străpungere a unei joncţiuni pn polarizată invers (o diodă Zener). Fiecare din aceste standarde poate fi folosită pentru a reduce sensibilitatea faţă de alimentare, dar dezavantajul primelor trei este că tensiunea de referinţă este destul de variabilă cu temperatura. Ambele tensiuni bază-emitor şi de prag au coeficienţi de variaţie cu temperatura negativi de mărime între 1 şi 2 mV/C, iar tensiunea termică are un coeficient de variaţie cu temperatura pozitiv de k/q 86 V/C. Dioda Zener are dezavantajul că implică o sursă de alimentare de cel puţin 7 până la 10 V deoarece procesele de fabricare standard a circuitelor integrate produc o tensiune de străpungere minimă de circa 6 V pe cele mai puternic dopate joncţiuni (de obicei joncţiuni bază-emitor ale tranzistoarelor npn). Mai mult, joncţiunile pn determină o mare cantitate de tensiune de zgomot în condiţiile străpungerii inverse într-un circuit de polarizare de referinţă. Zgomotul în străpungerea prin avalanşă este analizat mai încolo în capitolul 11.

Acum vom analiza circuitele de polarizare de referinţă bazate pe tensiunea bază-emitor sau grilă-sursă. Circuitul în tehnologie bipolară în forma cea mai simplă este arătat în Fig. 4.36a. Acest circuit este similar cu o oglindă de curent Wilson în care tranzistorul conectat ca diodă este înlocuit de un rezistor. Pentru a asigura curgerea curentului prin T1, tranzistorul T2 trebuie să alimenteze rezistorul R2 cu un curent astfel încât tensiunea bază emitor a lui T1 să fie

(4.220)

Dacă neglijăm curenţii din baze, IOUT este egal curentului prin R2. Cum tensiunea pe R2 este VBE1, curentul de ieşire este proporţional cu această tensiune bază-emitor. Astfel, neglijând curenţii de bază, avem

(4.221)

Diferenţiind (4.221) şi înlocuind în (4.209) ne dă

(4.222)

Dacă VCC >> 2VBE(on), IIN VCC/R1 şi sensibilitatea lui IIN faţă de VCC este aproximativ unitară.

Cu VBE(on) = 0,7 V,

(4.223)

Astfel, în acest caz, o modificare cu 10 procente a tensiunii de alimentare determină o modificare cu 0,37 procente a lui IOUT. Rezultatul e semnificativ mai bun decât în cazul unei surse de curent Widlar.

Echivalentul MOS al referinţei bază-emitor este dat în Fig. 4.31b. Aici

(4.224)

De prim interes este cazul în care tensiunea grilă-sursă efectivă a lui T1 este mică în comparaţie cu tensiunea de prag. Acest caz poate fi întâlnit în practică alegând un curent de intrare suficient de mic şi un raport mare (W/L)1. În acest caz, curentul de ieşire este determinat în principal de tensiunea de prag şi R2. De aceea, acest circuit este cunoscut sub denumirea de circuit de polarizare de referinţă tensiune de prag. Diferenţiind (4.224) în funcţie de VDD şi înlocuind în (4.209) ne dă

(4.225)

De exemplu, dacă Vt = 1 V, Vov1 = 0,1 V, şi

(4.226)

Aceste circuite nu sunt complet independente de alimentare deoarece tensiunile bază-emitor sau grilă-sursă ale lui T1 se modifică uşor cu tensiunea de alimentare. Această modificare apare deoarece curentul din colectorul sau din drena lui T1 este aproximativ proporţional cu tensiunea sursei de alimentare. Sensibilitatea faţă de alimentare rezultată este des o problemă în circuite de polarizare al căror curent de polarizare este primit dintr-un rezistor conectat la un terminal al sursei de alimentare, deoarece această configuraţie determină curenţii dintr-o porţiune de circuit să se modifice odată cu tensiunea sursei de alimentare.

6.Amplificatoarele operaționale (AO). Parametri si caracteristici.. Cu toate că este o schemă simplificată, ea conţine

elementele de bază ale oricărui AO:

• etajul de intrare, care are rolul de a amplifica semnalul diferenţial + − V −V şi

de a-l converti într-un semnal a cărui referinţă este masa;

• etajul intermediar, care amplifică în continuare semnalul şi asigură

compensarea în frecvenţă;

• etajul de ieşire, care realizează adaptarea cu sarcina.

1) Curentul de polarizare a intrărilor

Curentul de polarizare a intrărilor se calculează ca media aritmetică a celor

doi curenţi de intrare:

in caiet

Curentul de intrare de offset

Curentul de intrare de offset reprezintă diferenţa curenţilor de polarizare a

intrării neinversoare şi inversoare:

+ − IIO = IB − IB . (3.3)

Curentul IIB trebuie luat în seamă atunci când rezistenţa internă a sursei,

conectată la intrarea AO, are valori mari.

De obicei, curentul de intrare de offset este mai mic cu un ordin de mărime

decât curentul de polarizare a intrărilor, astfel că, dacă cele două intrări ale AO

“văd” spre masă rezistenţe egale, atunci din tensiunea de ieşire se elimină efectul

curenţilor de polarizare a intrărilor şi se va simţi numai efectul curentului de intrare

de offset.

2) In mod normal la intrările AO există o tensiune comună ambelor intrări.

Dacă această tensiune de mod comun este prea mare (apropiată de +VCC) sau prea

mică (apropiată de –VEE), intrările AO se blochează şi funcţionarea corectă

încetează.

3) Tensiunea maximă de ieşire, VOM±, este definită ca amplitudinea maximă,

pozitivă sau negativă, a tensiunii de ieşire care se poate obţine fără limitarea formei

de undă, considerând valoarea de repaus a tensiunii continue la ieşire egală cu zero.

Fig. 3.5 Domeniul tensiunii de intrare

diferenţiale.

4) Datele din cataloage diferite prezintă valori deosebite ale impedanţei de

ieşire. Astfel, unele cataloage indică impedanţa de ieşire în buclă închisă, pe când

altele - impedanţa de ieşire în buclă deschisă, în ambele cazuri folosindu-se aceeaşi

notaţie Zo.

Parametrul Zo este definit ca impedanţa de semnal mic între borna de ieşire

şi masă, valorile tipice fiind cuprinse în domeniul 50...200 Ω.

Etajele de ieşire cu emitor comun (tehnologie bipolară) sau sursă comună

(tehnologie CMOS), utilizate la AO cu ieşire “rail-to-rail” prezintă impedanţă de

ieşire mai mare decât etajele cu repetor pe emitor.

Impedanţa de ieşire constituie o problemă de proiectare atunci când se

utilizează AO cu ieşire “rail-to-rail” pentru comanda unor sarcini de valoare mare.

7.Influenta reacției negative asupra factorului de amplificare

8.Influenta reacției negative asupra rezistentei de intrare9.Influenta reacției negative asupra rezistentei de ieșire10.Circuite de amplificare inversor.

Pentru amplificatorul inversor semnalul de ieşire este defazat fată de cel de intrare cu 180 grade. Circuitul acestuia este adus în figura 4. Tensiunea de intrare Ui se aplică la intrarea inversoare prin rezistorul R1. Cu ajutorul rezistorului Rf se realizează bucla de reacţie negativă de tip paralel.Pentru nodul d se poate scrie, în conformitate cu legea I a lui Kirhgoff, că I1 = (If+)+(Ib-) (1).Dacă se consideră că AO este ideal, adică cu intrările unite la zero virtual, urmează că (Ui+)=(Ui-)=0 şi (Ib-)=0, iar relaţia (1) se va simplifica I1= If. În rezultat vom avea că Ui =R1 I1 , Uo =- Rf I1 , iar factorul de amplificare se va determina din Af = Uo / Ui =- Rf I1 / R1 I1 =- Rf/ R1. Semnul minus semnifică inversarea semnalului.

11.Circuite de amplificare ne-inversor.

Pentru amplificatorul ne-inversor, prezentat în figura 5 tensiunea de ieşire şi cea de intrare sunt in aceeaşi fază. Rezistoarele R1 şi Rf formează circuitul reacţiei negative de tip serial –paralel. Din circuitul prezentat rezultă că (Ui+)=Ui , iar (Ui-)=Uo R1/(R1+Rf). Luând în consideraţie că intrările sunt unite la zero virtual, urmează că (Ui+)=(Ui-), iar factorul de amplificare se va determina din Af= Uo/Ui=1+Rf/R1 . Dacă Rf=0, apoi Af=1 iar amplificatorul este repetor de tensiune.

12.Circuite de amplificare diferențiala

Acest tip de amplificator are la ieşire tensiune proporţională cu diferenţa semnalelor de intrare Ui1 şi Ui2 (vezi figura 7). Vom stabili legătura dintre semnalele de ieşire şi cele de intrare. Dacă amplificatorul esteideal, avem că (Ui+)=(Ui-)=Ui2*R3/(R3+R2) şi I1=If, unde I1=((Ui+)-(Ui-))/Rf. În cazul în care la intrările amplificatorului tensiunile Ui1 şi Ui2 sunt egale, tensiunea de ieşire Uo devine egală cu zero. Aceste tensiuni de intrare definesc în mod general tensiunea de mod comun, care este egală cu semisuma lor Ucom=(Ui1+Ui2)/2. Dacă Ui1=-Ui2, atunci Ucom=0.Diferenţa acestor două tensiuni defineşte semnalul diferenţial Udif = Ui1 -Ui2 .Aşa cum acest tip de amplificator amplifică numai

diferenţa semnalelor de intrare el este denumit adesea amplificator diferenţial. Factorul de amplificare pentru acest amplificator se poate determina folosind teorema superpoziţiei. În rezultat vom obţine că: Uo=Ui2AR3 /(R3+R2) /(1+ R1A/(R1+Rf))–Ui1 AR1/(R1+Rf)/(1+R1A/(R1+Rf)) .Dacă R2/R3=R1/Rf , atunci amplificările pentru cele două semnale sunt egale şi obţinem: Uo=AR1/(R1+Rf)/(1+R1A/(R1+Rf))(Ui2–Ui1).

13.Aplicatii ale AO. Sumatorul inversor.

Amplificatorul operaţional (AO) este un amplificator de curent continuu, ce are intrare diferenţială şi ieşire simplă, destinat pentru efectuarea diverselor operaţii asupra semnalelor analogice şi de impuls în circuite cu buclă de reacţie închisă. Actualmente circuitele integrate (CI) de AO sunt cele mai universale componente electronice care sunt produse în serii foarte mari. Graţie diverselor variante de bucle de reacţie, ce se pot ataşa, este posibil elaborarea de circuite cu proprietăţi diferite(amplificatoare, sumatoare, comparatoare, filtre, diferenţiatoare, generatoare...). Principalele aplicaţii ale acestui circuit (AO) se încadrează în domeniul calcului analogic şi al generării semnalelor cu porţiuni liniar variabile.

Pentru acest circuit pentru tensiunea de ieşire este egală cu suma algebrică a tensiunilor de intrare, luată cu semnul minus(figura 6). Dacă se consideră că AO este la fel ideal, adică (Ib-)=0 şi (Ui+)=Ui-=0, urmează după aplicarea tensiunilor U1 , U2 , ..., Un că , If=I1 + I2 + I3...+ In , unde I1=U1/R1, I2=U2/R2, I3= U3/R3,..., In=Un/Rn. Aşa cum Uo=-Rf If , relaţia care leagă tensiunea de ieşire de cele de intrare, va arăta astfel Uo=- Rf/R (U1+U2+...+Un) , unde R = R1= R2=...= Rn.

14.Aplicații ale AO . Circuit de adunare scădere.

15.Aplicații ale AO . Circuit de diferențiere

16.Aplicații ale AO . Circuit de integrare.

Integratoarele sunt în esenţă amplificatoare inversoare cu reacţie negativă, realizată prin intermediul unui condensator aşa cum este prezentat în fig.9. Principalele aplicaţii ale acestui circuit se încadrează în domeniul calcului analogic şi al generării semnalelor cu porţiuni liniar variabile. Relaţiile care descriu funcţionarea integratorului pentru condiţii iniţiale nule şi AO ideal sunt:Ui=I1R, Ic=If=I1. În baza lor putem scrie că

17.Aplicații ale AO . Circuit de logaritmare.

18.Aplicații ale AO. Circuit de exponențiere.

19.Aplicații ale AO . Circuit de conversie tensiune-curent.

20.Aplicații ale AO . Circuit de conversie curent-tensiune.

21.Filtre active de ordinul unu.În domeniul frecvenţelor joase este dificilă implementarea filtrelorpasive având în vedere valorile mari necesare pentru inductivităţi şi capacităţi,valori care implică un gabarit sporit al componentelor precum şi precizii scăzuteale valorilor acestora.

Din acest motiv, în domeniul frecvenţelor joase se preferă utilizarea filtreloractive. Acestea, pe lângă elementele active, folosesc şi componente pasive dar acesteapot fi doar rezistoare sau condensatoare.Deoarece implementarea unui filtru de ordin superior se poate realiza prinmetoda de conectare în cascadă a unor sisteme de ordinul I şi II, în continuare se vorprezenta câteva tipuri de filtre active de ordinul I şi II.De multe ori este interesant modul în care este afectată valoarea parametrului Pal filtrului de către valoarea (să o notăm cu x) a unei componente din schema sa. Pentrua aprecia dependenţa lui P de x se defineşte sensibilitatea parametrului P de valoarea x,xP

S , prin formula

22.Filtre active de ordinul doi.

23.Structuri de conversie D/A. Rețea rezistiva binar ponderată.

Conversia datelor presupune ca oricărei mărimi analogice să i se asocieze o reprezentare numerică corespunzătoare; codurile utilizate pot fi ponderate sau neponderate, prezentând avantajul unei exprimări naturale şi compatibile cu circuitele de calcul numeric. În cazul unui cod ponderat, o cifră din cadrul unui număr are semnificaţia valorii sale propriu-zise, cât şi a ponderii datorate poziţiei sale în cadrul numărului. Conversia digital-analogică presupune transformarea valorii şi ponderii cifrelor numărului într-o mărime de ieşire analogică corespunzătoare (tensiune sau curent). Procesul de conversie digital-analogică poate fi considerat similar cu procesul de transformare a unui număr din sistemul de numeraţie binar în sistemul de numeraţie zecimal: se asociază fiecărei cifre binare “1” o anumită valoare a unei mărimi electrice care se însumează ponderat conform rangului pe care îl ocupă în cadrul reprezentării numerice.

Pentru implementarea convertoarelor digital-analogice, aşa cum a fost precizat anterior, metoda consacrată constă în utilizarea reţelelor rezistive. Convertoarele digital analogice cu reţele ponderate binar (fig.5,a) conţin un grup de rezistenţe de valori R =2i. R, i =1,N, conectate împreună la una dintre extremităţi. Numărul rezistenţelor din reţea este determinat de numărul de biţi N ai cuvântului de intrare. Fiecare intrare logică, Bi , comandă câte un comutator analogic, Ki , ce conectează câte o rezistenţă a reţelei la sursa

de tensiune de referinţă , Uref , generând un curent Ii.

24.Structuri de conversie D/A . Rețea rezistiva R-2R.

Un alt tip de reţele rezistive utilizate pe scară largă în construcţia convertoarelor digital analogice, cât şi în alte circuite de instrumentaţie (convertoare analog-digitale, amplificatoare şi atenuatoare programabile,etc) sunt reţelele rezistive R-2R. Schema unei astfel de reţele care permite o rezoluţie de N biţi (fig. 5b) prezintă caracteristicile unei legări în cascadă de divizoare cu 2, comandate fiecare de câte un bit al cuvântului de la intrare. Reţeaua rezistivă conţine rezistenţe de valoare R conectate în serie şi rezistenţe de valoare 2R conectate în paralel. Fiecărui bit Bi al

cuvântului de intrare îi este asociat câte un comutator cu două poziţii, care conectează terminalele rezistenţelor 2R la masă ( Bi=“0”) sau la referinţă ( Bi =“1”). Comanda poate fi făcută în tensiune sau în

curent. Rezistenţa de valoare 2R conectată în permanentă la masă are rolul de rezistenţa echivalentă a circuitului, măsurată între bornele de ieşire să fie întotdeauna R. În cazul structurii din fig. 5,b, tensiunea de la ieşire este descrisă prin relaţia:

25.Structuri de conversie A/D. Circuitul integrat D/A AD7520.

Convertorul analog-digital realizează transformarea mărimii analogice de la intrare într-o mărime numerică la ieşire. Generalizând, procesul de conversie analog-digitală poate fi considerat ca o plasare a mărimii de intrare într-un interval de cuantizare, obţinut prin divizarea intervalului de variaţie a acesteia într-un număr de clase egale. Prima operaţie defineşte aspectul temporal al conversiei, în timp ce a doua operaţie defineşte chiar modul de obţinere a echivalentului numeric al mărimii analogice. Conversia datelor reprezintă principala operaţie realizată în cadrul sistemelor de achiziţie şi reprezintă transformarea semnalelor din formă analogică în formă digitală sau invers. Convertorul analog-digital reprezintă componenta principală a

oricărui sistem de achiziţii de date. Acesta realizează transformarea tensiunii analogice de la intrare într-un cod numeric binar (fig. 1,a).

26.Structuri de conversie A/D . Cu generator de rampa.

27.Structuri de conversie A/D . Cu numărător in bucla de reacție.

În practică AO ideale nu există, dar din punctul de vedere al erorilor cauzate de parametrii amplificatoarelor reale, aceşti parametri pot fi foarte aproape de valorile ideale. Aceasta ne permite să folosim noţiunea de AO ideal, ceea ce substanţial simplifică analiza circuitelor cu AO. De obicei AO se utilizează în circuite împreună cu elemente ce formează buclă de reacţie. Această buclă de reacţie determină forma caracteristicilor de transfer şi a celei în frecvenţă.

28.Structuri de conversie A/D . Cu registru de aproximații succesive.

Înlocuind numărătorul din bucla de reacţie a convertorului cu un registru de deplasare special, denumit registru de aproximaţii succesive, determină eliminarea dezavantajelor menţionate anterior. Se obţine, astfel, un convertor analog-digital cu aproximații succesive. În fig. 7,d este prezentată schema funcţională a convertorului analog-digital cu aproximaţii succesive pentru N=3 şi se prezintă principiul lui de funcţionare. Conversia începe cu iniţializarea la valoarea “1” a bitului celui mai semnificativ (MSB) în cadrul registrului de aproximaţii succesive. Aceasta corespunde primei evaluări a valorii semnalului de intrare cu jumătatea valorii domeniului de intrare. Se compară semnalul de ieşire al CD/A corespunzător acestei valori cu tensiunea de intrare şi se comandă de resetarea valorii bitului celui mai semnificativ dacă evaluarea primară depăşeşte valoarea semnalului de intrare; în caz contrar această valoare este validată şi este memorată. În tactul următor controlerul fixează valoarea “1” pentru următorul bit şi, din nivelul semnalului de intrare,

comparatorul “decide” memorarea sau resetarea stării acestui rang. Conversia continuă în mod similar, până se evaluează bitul cel mai puţin semnificativ (LSB). În acest moment, cuvântulconţinut în registrul de aproximaţii succesive (transferat şi în registrul de ieşire) reprezintă cea mai bună aproximaţie numerică a semnalului analogic de intrare. Dacă datele se obţin direct de la ieşirea registrului de aproximaţii succesive, trebuie menţionat că acestea devin stabile doar după sfârşitul conversiei (în rest ele reproduc procesul de aproximare); în consecinţă, logica externă trebuie adaptată în mod corespunzător. În metoda de conversie bazată pe aproximaţii succesive, semnalul de ieşire al CD/A creste neliniar până la nivelul semnalului de intrare pe perioada a N tacte (pentru convertorul cu rezoluţia de N biţi). Ca rezultat, procesul de conversie durează un timp considerabil mai redus şi, în plus, timpul de conversie este constant şi nu depinde de nivelul, semnul sau modul de variaţie a semnalului de la intrare. Metoda aproximaţiilor succesive este cea mai răspândită metodă de conversie analog-digitală pentru convertoarele de uz general, cu rate de conversie medii şi ridicate (timpi de conversie cuprinşi între 1 şi 25 μs).

29.Structuri de conversie A/D rapida-FLASH.

Acest tip de convertor obţine biţii cuvântului de ieşire simultan şi independent de valoarea sau polaritatea intrării; de aici, denumirea de convertor analog-digital paralel sau flash. Numărul mic de operaţii, precum şi simplitatea lor, determină viteza foarte ridicată a acestui tip de convertor. Principalul său dezavantaj constă în rezoluţia limitată, datorată creşterii exponenţiale al numărului de comparatoare odată cu creşterea numărului de biţi de ieşire.Este utilizat în conversia rapidă a semnalelor video (televiziune, radar), cât şi ca subansamblu în implementarea altor tipuri de convertoare rapide.

30.Structuri de conversie A/D cu ajutorul microprocesorului.

Trebuie menţionat faptul că majoritatea convertoarelor analog-digitale de generaţie recentă dispun de o interfaţă specializată, versatilă cu microprocesoare pe 8 sau 16 biţi, ceea ce simplifică mult interfaţarea acestor circuite în cadrul sistemelor inteligente de achiziţii de date. Firmele producătoare de convertoare analog-digitale oferă dispozitive cu o paletă largă de performante. Metoda de conversie utilizată (cu aproximaţii succesive, cu integrare cu dublă pantă, conversie paralelă, etc) şi tehnologia de realizare a schemei (monolitică, hibridă sau modul) determină caracteristicile esenţiale ale convertoarelor analog-digitale - rapiditatea, rezoluţia, preţul.

31.Detectore de vârf de tensiune.Aceste circuite servesc la determinarea valorii maxime si minime intrun interval de timp stabilit.

Modul de functionar : Din momentul inceperii condensarii, C este incarcat.

Ui>=Uo : Uo urmareste Ui

Ui<=Uo : Uo ramine constanta

Partea de circuit bazata pe AO este detectorul de virf de tensiune pozitiva. VD2 are rolul

de a exclude fenomenul de saturatie A02 este repetor de tensiune.

Cu ajutorul voltmetrului se pot afla valorile tensiunilor dintr-un circuit. Pentru ca modelul pe care îl folosim să fie cât mai aproape de cel ideal, adică dacă dorim ca modul în care conectăm voltmetrul să influenţeze cât mai puţin valoarea curentului măsurat, trebuie ca aparatul să aibă o impedanţă internă cât mai mare. Dacă folosim voltmetrul, acesta trebuie inserat în circuit în paralel cu componenta pe care dorim să aflăm căderea de tensiune.

32.Circuite de eșantionare si memorare.Circuitul de eşantionare şi memorare (CEM) se poate găsi, în funcţie de nivelul logic al semnalului de comandă uc=E/M, în starea de eşantionare sau în starea de memorare (reţinere). În starea de eşantionare semnalul analogic de la intrare se regăseşte şi la ieşire, circuitul funcţionând ca un repetor. În starea de memorare, la ieşirea CEM se menţine valoarea tensiunii de la intrare corespunzătoare momentului trecerii din starea de eşantionare în starea de memorare. În figura urmatoare este prezentat un CEM din punct de vedere funcţional.

33.Stabilizator de tensiune.34.Redresor de precizie.

Redresarea este fie procesul prin care că se elimină una dintre alternantele unui semnalalternativ (ori cea pozitivă, ori cea negativă - la redresorul monoalternantă), fie procesul prin care toate portiunile semnalului variabil situate de o parte a lui zero se inversează si se obTine un semnalcu o singură polaritate (redresorul dublă alternantă).

ObTinerea cu precizie ridicată a valorii medii redresate a unei tensiuni alternative, folosind mijloace convenTionale, nu este posibilă dacă amplitudinea acesteia este mai mică sau de acelasi ordin de mărime cu tensiunea de deschidere a diodei semiconductoare folosite (0,2V pană la 0,6V). Reducerea substanTială a tensiunii de deschidere (si anume de a ori, unde a reprezintă amplificarea in buclă deschisă a AO) si liniarizarea caracteristicii diodei se poate obTine prin introducerea ei in bucla de reacTie a unui AO. In acest fel, ansamblul diodă-amplificator constituie o diodă de precizie.

35.Circuitul integrat A/D AD7570.