Accedi

Effelog

Ver. 16.01 (BETA)
Info su Effelog Iscriviti a questo sito

Come migliorare uno specchio di corrente

Pubblicato da Fabio il 24/01/2016 alle 17:58 in "Elettronica".
Lo specchio di corrente (current mirror in inglese) è una configurazione circuitale composta da due BJT molto utilizzata negli amplificatori lineari e nei circuiti integrati analogici.
I due transistor hanno le basi connesse insieme, la differenza è che uno dei due transistor è connesso a diodo, quindi ha collettore e base cortocircuitati.
Se si applica una determinata corrente sul collettore del BJT connesso a diodo, per la proprietà di questo circuito questa corrente verrà replicata anche sul secondo BJT (come fosse uno specchio) così da poterlo usare, ad esempio, come generatore di corrente.

Ipotizziamo di voler realizzare un generatore di corrente per polarizzare uno stadio di amplificazione, per fare questo utilizzeremo uno specchio di corrente composto da due transistor PNP.
Abbiamo a disposizione una alimentazione di 12V e vogliamo ottenere una corrente di circa 5mA.
Il problema è che sulla nostra alimentazione da 12V è sovrapposto un disturbo a "dente di sega" di 1Vpp e 100Hz di frequenza, pensato per simulare il comportamento di un alimentatore non stabilizzato con un ripple molto alto.

Se simuliamo il circuito dello specchio di corrente otteniamo questo risultato:

Specchio di corrente standard
Specchio di corrente standard

Non molto confortante, la corrente in uscita fluttua seguendo la tensione di alimentazione di quasi 0.5mA (picco-picco).
Di sicuro una polarizzazione così instabile avrà pesanti effetti sul circuito e probabilmente anche sul segnale in uscita dall'amplificatore.

Effettuiamo una semplice modifica, dividiamo la resistenza di riferimento in due e inseriamo un condensatore da 47uF fra il nodo centrale del partitore e l'alimentazione.

Specchio di corrente filtrato
Specchio di corrente standard

Risultato: la fluttuazione sulla corrente in uscita dallo specchio di corrente si è ridotta di oltre un fattore 10, rendendola meno pericolosa per lo stadio amplificatore da polarizzare.
Questa modifica per migliorare la reiezione ai disturbi dello specchio di corrente è nota da molto tempo, ma non viene usata così spesso come ci si aspetterebbe, almeno a guardare gli schemi di molti amplificatori audio.
Lascia un commento.

Di Raspberry Pi e sbroglio

Pubblicato da Fabio il 26/12/2012 alle 14:04 in "Elettronica".
Il Raspberry Pi è un Single Board Computer dotato di processore con architettura ARM che ha avuto un grandissimo successo, dato il suo costo molto contenuto. La scheda è nata presso i laboratori dell'Università di Cambridge, quindi con un "pedigree" di tutto rispetto.
Guardando una delle fotografie ad alta risoluzione della scheda mi sono saltati subito all'occhio una serie di errori (abbastanza banali) di progettazione del PCB.

Riporto di seguito la foto con gli orrori errori:

Raspberry routing
Raspberry routing (Cliccare sull'immagine per ingrandire)

1) Serpentine sulle piste differenziali
Le piste differenziali sono una coppia di piste che devono viaggiare accoppiate fra loro, ad una distanza precisa e costante per tutto il percorso sulla scheda. Questo è dovuto alla necessità di garantire una ben precisa impedenza caratteristica delle piste.
Realizzare così tante serpentine su una sola delle tracce del differenziale, se da un lato permette di recuperare una differenza di lunghezza fra le piste (si fanno proprio delle serpentine sulla pista più corta per allungarla), rischia di compromettere la geometria delle piste e di alterare l'impedenza caratteristica.

2) Componenti passivi sulle piste differenziali sfalsati
Eventuali componenti passivi devono essere posizionati nello stesso punto del differenziale e non uno prima e uno dopo perché su di esso transitano segnali ad alta frequenza.
Inoltre, un piazzamento del genere causa deleterie variazioni nella distanza tra le tracce.

3) Stub sulle piste differenziali
Anche in questo caso i componenti passivi sono malamente piazzati e creano una "T" sulla pista del differenziale, questa "T" più correttamente chiamata "stub" (termine che deriva dalla teoria delle linee di trasmissione) causa un deterioramento del segnale che transita sulle piste del PCB. Invece, sui due componenti superiori il tratto del differenziale si allarga oltremodo.

Cosa causano tutti questi errori? Semplicemente deteriorano la qualità del segnale presente sulle piste, la cosiddetta "integrità del segnale". Dato che il percorso del segnale è molto breve probabilmente l'effetto negativo non è evidente, ma gli errori sono veramente banali e sarebbe stato molto facile evitarli.

Ah! La signal (dis)integrity...
Lascia un commento.

Smontando s'impara

Pubblicato da Fabio il 07/04/2012 alle 21:21 in "Elettronica".
Smontare le "cose" è un hobby che ho da quando ero bambino, così tutte le volte che mi passa per le mani qualche vecchio apparecchio guasto ci ficco il naso dentro. Se la riparazione è fattibile (o conveniente) lo rimetto in sesto, altrimenti lo cannibalizzo per altri scopi, non prima di aver analizzato quello che hanno escogitato i progettisti di tale oggetto.

Ultimamente mi ritrovo con un vecchio televisore CRT "tetesco ti crande Cermania" da smontare. La particolarità di questo apparecchio era di avere un diffusore smontabile posizionato sul lato superiore. Proprio dentro questo diffusore c'era una piccola sorpresa (almeno per lo smontatore).
All'interno del diffusore di legno (!!!) ho trovato i componenti mostrati di seguito: due mid-woofer da 100 mm con relativo filtro cross-over.

Mid-woofer e cross-over
Mid-woofer e cross-over

La cosa mi ha stupito perché generalmente, dentro i televisori, si trova componentistica abbastanza economica, specialmente nella sezione audio. Per i diffusori si usano piccoli altoparlantini con cono in carta e sospensione in foam (una specie di schiuma poliuretanica pressata, se non sbaglio) o direttamente in carta corrugata. Tanto economici, quanto rapidi a rovinarsi.

Gli speaker utilizzati in questo apparecchio, invece sono due bei "mid" con cono sempre in carta, ma sospensione nella più pregiata gomma butilica, magnete correttamente dimensionato e schermatura ben fatta.
Anche la presenza di un filtro cross-over dovrebbe far riflettere sull'obiettivo qualitativo che i progettisti si erano prefissati.
Nei televisori comuni non sono presenti sistemi multi via, ma altoparlanti larga-banda, quindi i filtri sono inutili.
Il cross-over utilizzato usa componenti di pregio ed è pure di una certa complessità, avendo due gruppi LC in cascata (passa basso del 2° ordine) ed un gruppo RC di equalizzazione.

Ho già una mezza idea su come riciclarli. Potrei realizzare un paio di "Near field monitor" per sentire la musica al PC. Ho giusto un paio di tweeter Ciare recuperati dai vecchi coassiali della (mai troppo rimpianta) Y10.

Vedremo cosa riuscirò a combinare. Una cosa però è certa, questo livello di qualità difficilmente riusciremo a ritrovarlo nell'attuale elettronica di consumo.
Lascia un commento.

Preamplificatore phono stadio a RIAA attiva

Pubblicato da Fabio il 09/10/2011 alle 16:29 in "Elettronica".
Dopo il precedente post contenente una specie di riassunto "iper-sintetico" sui preamplificatori phono è venuto il momento di fare un esempio, prendendo in esame la configurazione più semplice che esista, cioè uno stadio a RIAA attiva.

Questa tipologia di preamplificatore utilizza un unico amplificatore operazionale, con la rete di equalizzazione inglobata nella reazione del componente. Questo è il tipico schema utilizzato negli apparecchi commerciali, molto economico e semplice da realizzare.

In genere come amplificatore operazionale viene utilizzato: un NE5532, un JRC2068, un LM883 oppure (raro) un TL071, tutti componenti non molto evoluti, ma abbastanza famosi.
Il componente indicato con LF è un blocco "Laplace function" che mi permette di inserire la funzione di trasferimento equivalente della enfasi RIAA.

Stadio Phono a RIAA attiva
Stadio Phono a RIAA attiva

Nell'immagine seguente sono mostrate le risposte in frequenza del circuito: la curva in verde è quella della enfasi RIAA (infatti è evidente l'esaltazione della gamma alta), mentre la curva in rosso rappresenta la risposta dello stadio preamplificatore phono che ha un andamento complementare al precedente.
La curva blu in basso mostra la risposta complessiva del sistema, che dovrebbe essere il più possibile piatta, in modo da indicare che l'effetto di equalizzazione introdotto dalla enfasi RIAA è stato completamente annullato dallo stadio phono e quindi tutte le frequenze vengono amplificate della stessa entità.

Risposte in frequenza stadio phono
Risposte in frequenza stadio phono

Come immaginabile lo stadio phono non è perfetto, quindi la risposta in frequenza si discosta dall'ideale, anche se, solo di 0.5dB circa. Il preamplificatore phono analizzato ha un guadagno di circa 40dB alla frequenza di riferimento di 1kHz.
La tolleranza dei componenti usati è fondamentale, in particolare per i condensatori; anche usando componenti con il 10% di tolleranza si possono misurare variazioni nella risposta di oltre 1 dB.
Lascia un commento.

Non ci sono più i datasheet di una volta

Pubblicato da Fabio il 18/08/2011 alle 10:43 in "Elettronica".
Piccolo momento amarcord, di quando internet non esisteva ed i computer non erano ancora diffusi. A quei tempi i datasheet dei componenti elettronici, cioè le pagine contenenti le caratteristiche del dispositivo, erano raccolti in degli utili volumi stampati (simpaticamente chiamati handbook).

Quella che segue è una delle pagine di un manuale Toshiba, uno dei principali produttori di BJT di potenza insieme a Sanken e (all'epoca) Motorola.

Datasheet amarcord
Datasheet amarcord

Da notare come i caratteri usati, nei datasheet dell'epoca, ricordassero fortemente quelli delle macchine da scrivere o dei ciclostile.

Alcuni componenti "anziani" sono giunti fino a noi e i loro datasheet sono stati aggiornati, esempio lampante è il uA741 uno dei primi circuiti integrati, progettato da Dave Fullagar.

La maggior parte dei "vecchi" componenti elettronici, col passare degli anni, sono stati sostituiti da altri più moderni, così recuperare il datasheet originale in formato elettronico potrebbe risultare un'impresa.

A volte questi dispositivi obsoleti continuano ad essere reperibili perché prodotti in oriente, ma spesso e volentieri sono di qualità talmente bassa che non hanno niente a che vedere con il componente originale.

Nel caso vi capiti di dover sostituire componenti molto datati, il mio consiglio è di sostituirli con modelli più moderni con caratteristiche compatibili oppure superiori (ammesso di trovare il datasheet originale).

Il grande vantaggio dell'elettronica "vecchio stile" era quello di essere riparabile senza grossi problemi. Sostituire un transistore in formato TO-3 era più una questione di meccanica che di elettronica. smile
Lascia un commento.

Licenza Creative Commons Effelog ed i suoi contenuti sono pubblicati sotto Licenza Creative Commons 4.0 Internazionale.

Effelog non rappresenta una testata giornalistica in quanto viene aggiornato senza alcuna periodicità.
Non può pertanto considerarsi un prodotto editoriale ai sensi della legge n. 62 del 07.03.2001.

Effelog NON utilizza cookies per la profilazione degli utenti, per maggiori informazioni si rimanda alla pagina relativa

©2007-2017