ANALOG/MIXED SIGNAL
CTDA
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- ELETTRONICA OGGI 430 - SETTEMBRE 2013
Linearità
ad alta frequenza
Queste peculiarità ne fanno dei
componenti ideali per realiz-
zare filtri, convertitori e stadi
analogici locali caratterizzati
dall’amplificazione in corrente.
Nei moderni apparecchi porta-
tili alimentati a batteria questo
sta diventando un importante
vantaggio perché ormai le ten-
sioni di lavoro si sono abbassa-
te parecchio e per di più dipen-
dono dalla carica delle batterie,
mentre le correnti quando sono
efficacemente stabilizzate pos-
sono permettere prestazioni
di sistema sensibilmente più
lineari. L’impiego che sembra
più promettente per i CDTA è
il disegno dei filtri di frequenza
di ennesimo ordine e dei filtri di
tipo Butterworth, Tow-Thomas
o altri simili.
Come si vede nella prima figura
che illustra un CDTA a livello
circuitale, detti N e P i morsetti
d iingresso, Z il morsetto di
controllo e X+ e X- i morsetti di uscita, si può descri-
vere il funzionamento del quadripolo con le seguenti
equazioni:
V
P
= V
N
= 0,
V
Z
= Z
Z
(I
P
-I
N
),
I
X+
= g
m
V
Z
,
I
X-
= -g
m
V
Z
.
In pratica, l’ingresso è a bassa impedenza e può
essere considerato a tensione nulla dato che può
ricevere qualsiasi livello di corrente, mentre l’uscita
in corrente I
X
= g
m
Z
Z
I
Z
dipende dal guadagno ossia
dalla transconduttanza g
m
moltiplicata per la tensione
di controllo che è proporzionale alla differenza fra le
due correnti di ingresso tramite Z
Z
. Inoltre, la corrente
sui due morsetti di uscita è uguale nell’intensità ma
opposta nel verso e l’impedenza Z
Z
è configurabile
dall’esterno e può quindi essere decisa di volta in
volta in funzione dell’applicazione di destinazione.
I CDTA somigliano agli amplificatori CDBA, Current
Differencing Buffered Amplifier, già noti in elettro-
nica e anch’essi molto robusti rispetto alle capacità
parassite e quindi particolarmente efficienti e lineari
soprattutto in alta frequenza, ma rispetto a questi
introducono le due importantissime novità dell’uscita
in corrente e della possibilità di scegliere la Z
Z
, il che
non si può fare nei CDBA che oltretutto hanno l’uscita
in tensione e perciò sono meno adatti per le moderne
applicazioni dove i Volt continuano inesorabilmente
a diminuire.
Un’interessante caratteristica degli amplificatori
CDTA è che possono essere realizzati sul silicio uti-
lizzando solamente transistor tutti bipolari oppure
tutti Cmos e in entrambi i casi assolutamente senza
resistenze né condensatori come si vede nei due
esempi riportati nella figura 2. Oltre che per i front-
end a radiofrequenza dei sistemi telecom wireless,
questi amplificatori sono molto utili anche per i filtri
e gli oscillatori impiegati come trasduttori delle onde
acustiche superficiali Surface Acoustic Wave (SAW).
In pratica, questi circuiti convertono le SAW in segna-
li elettrici utilizzabili per funzionalità specifiche e sono
perciò particolarmente indicati non solo nei telefoni
cellulari ma anche a bordo di tutti gli strumenti por-
tatili di precisione e nei tool per l’analisi spettrale.
Q
Fig. 2 – Due amplificatori CDTA realizzati senza resistenze né condensatori ma solamente con transistor
bipolari (sopra) o Cmos (sotto)
