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45 - ELETTRONICA OGGI 492 - MARZO 2021 ANALOG/MIXED SIGNAL ZERO DRIFT OP AMP zato per correggere l’offset dell’amplificatore princi- pale. NCS325SN2T1G di ON Semiconductor è realiz- zato sulla base dell’architettura auto-zero. Oltre alle differenze tra NCS333ASN2T1G (architettura a chop- per stabilizzato) e NCS325SN2T1G (architettura auto- zero) in termini di tensione di offset e deriva, le diver- se architetture producono differenze nel guadagno di tensione ad anello aperto, nelle prestazioni di rumore e nella sensibilità all’aliasing. NCS333ASN2T1G ha un guadagno di tensione ad anello aperto di 145 dB, men- tre NCS325SN2T1G ha un guadagno di tensione ad anello aperto di 114 dB. Per quanto riguarda il rumore, NCS333ASN2T1G ha un CMRRR di 111 dB e un PSRR di 130 dB, mentre NCS325SN2T1G ha un CMRR di 108 dB e un PSRR di 107 dB. Si tratta senza dubbio di otti- me prestazioni nominali, anche se NCS333ASN2T1G si rivela superiore rispetto a NCS325SN2T1G. Gli ampli- ficatori operazionali serie NCS333ASN2T1G sono ca- ratterizzati da un aliasing minimo. Ciò è dovuto all’ap- proccio brevettato da ON Semiconductor che utilizza due filtri notch RC simmetrici in cascata, sintonizzati sulla frequenza del chopper e sulla sua quinta armo- nica per ridurre gli effetti di aliasing. In teoria, un’ar- chitettura auto-zero sarà caratterizzata da un aliasing più elevato rispetto a una stabilizzata a chopper. Ma gli effetti di aliasing possono variare in modo sensibile e non sempre sono specificati. Spetta al progettista com- prendere le caratteristiche di aliasing dello specifico amplificatore operazionale utilizzato. L’aliasing non è un difetto degli amplificatori di campionamento, ben- sì un loro comportamento. La comprensione di questo comportamento (e quindi di come evitarlo) permette di sfruttare al meglio le potenzialità degli amplificatori a deriva zero. Infine, gli amplificatori operazionali hanno una diversa sensibilità rispetto alle interferenze EMI. Le giunzioni a semiconduttore possono raccogliere e retti- ficare i segnali EMI, generando un offset di tensione in- dotta da EMI in uscita, quindi aggiungendo un’ulteriore componente all’errore totale. I pin di ingresso sono i più sensibili alle EMI. L’amplificatore operazionale ad alta precisione NCS333ASN2T1G integra filtri passa- basso per diminuire la sensibilità alle interferenze EMI. Progettazione e layout: alcune considerazioni Per garantire prestazioni ottimali agli amplificatori ope- razionali, i progettisti devono attenersi alle best prac- tice di progettazione delle schede a circuito stampato. Gli amplificatori operazionali ad alta precisione sono dispositivi sensibili. Ad esempio, è importante posi- zionare i condensatori di disaccoppiamento da 0,1 µF il più vicino possibile ai pin di alimentazione. Inoltre, quando si effettua un collegamento in derivazione, le tracce del circuito stampato devono essere di pari lun- ghezza e dimensione e la loro lunghezza deve essere la più ridotta possibile. L’amplificatore operazionale e il resistore di shunt devono essere sullo stesso lato della scheda, e per le applicazioni che richiedono il massimo livello di precisione, si devono anche utiliz- zare shunt a quattro terminali, chiamati anche shunt Kelvin. L’uso combinato di queste tecniche contribuirà a ridurre la sensibilità alle interferenze EMI. Inoltre è necessario seguire sempre con attenzione le racco- mandazioni del produttore dello shunt utilizzato per il collegamento. Un collegamento non corretto aggiun- gerà alla misurazione un disturbo parassita indeside- rato e una resistenza di rilevamento, con conseguente aumento dell’errore (Fig. 6). La precisione può esse- re influenzata dalle variazioni di tensione di offset in funzione della temperatura in corrispondenza dei pin di ingresso. Per ridurre al minimo queste variazioni, i progettisti devono utilizzare metalli a bassi coefficienti termoelettrici ed evitare gradienti di temperatura da sorgenti di calore o ventole di raffreddamento. La ne- cessità di un condizionamento del segnale preciso e accurato sta aumentando per molte applicazioni in- dustriali e da qui nasce l’esigenza di disporre di so- luzioni compatte e a basso consumo. Gli amplificatori operazionali sono componenti critici nel condiziona- mento del segnale, ma i progettisti devono aggiungere l’autocalibrazione e altri meccanismi per garantire la stabilità al variare del tempo e della temperatura con conseguente incremento in termini di complessità, co- sti e consumi. Fortunatamente, i progettisti possono ricorrere agli amplificatori operazionali ad alte presta- zioni a deriva zero con autocalibrazione continua, ten- sioni di offset molto basse e deriva prossima allo zero al variare del tempo e della temperatura. Oltre a garan- tire da bassi consumi su un ampio range dinamico, tali dispositivi sono compatti e caratterizzati da elevati va- lori di CMRR, PSRR e guadagno ad anello aperto, tutte caratteristiche chiave per le applicazioni industriali. Fig. 6 – Collegamento a un resistore di shunt a due terminali che rappresenta resistenze parassite (R Lead e R Sense ) (Fonte: ON Semiconductor) Letture consigliate Applicazione di sensori e algoritmi avanzati per il tracciamento del movimento\ a basso costo.