EO_499

ELETTRONICA OGGI 499 - GENNAIO/FEBBRAIO 2022 40 ANALOG OP AMPS (Fig. 3), con la densità spettrale del rumore di tensione dell’amplificatore. Una regola pratica consiste nell’assicurarsi che la specifica della densità del rumore di tensione in ingresso dell’amplificatore sia almeno il triplo del rumore di tensione della resistenza equivalente visto da ciascuno degli ingressi dell’amplificatore. Esempio pratico reale Utilizzando queste tecniche di progettazione a basso consumo, torniamo al problema originale: un sensore alimentato a batteria che genera un segnale analogico tra 0 e 100 mV a 1 kHz richiede un’amplificazione del segnale di 30 V/V. La figura 4 mette a confronto due strutture. La struttura a sinistra utilizza una tipica alimentazione da 3,3 V, resistenze non dimensionate per il risparmio energetico e l’amplificatore operazionale TLV9002. La struttura a destra utilizza valori di resistenza maggiori e l’amplificatore operazionale TLV9042 a bassa potenza. Si noti che la densità spettrale del rumore della resistenza equivalente, circa 9.667 kΩ, sull’ingresso invertente del TLV9042, è più di tre volte inferiore al rumore a banda larga dell’amplificatore al fine di garantire che il rumore dell’amplificatore operazionale predomini su qualsiasi rumore generato dalle resistenze. Utilizzando i valori della figura 4, le specifiche di progetto e le specifiche dell’amplificatore applicabili, l’equazione 6 può essere risolta per dare la P total,avg per la struttura TLV9002 e per la struttura TLV9042. Per comodità di lettura, l’equazione 6 è stata copiata qui di seguito come equazione 9. Le equazioni 10 e 11 mostrano i valori numerici di P total,avg rispettivamente per la struttura TLV9002 e per la struttura TLV9042. Le equazioni 12 e 13 mostrano i risultati. Come si nota nelle ultime due equazioni, la struttura TLV9002 consuma oltre il quadruplo della potenza della struttura TLV9042. Questa è una conseguenza dell’uso di un amplificatore con IQ più alta, come dimostrato dai termini a sinistra delle Equazioni 10 e 11, insieme all’uso di resistenze di retroazione più piccole, come considerato dai termini a destra delle equazioni 10 e 11. Nel caso in cui non sia necessario disporre di una maggiore I Q e di resistenze di retroazione più piccole, l’implementazione delle tecniche qui descritte può offrire notevoli risparmi energetici. Fig. 4 – Confronto fra struttura tipica e struttura attenta ai consumi Dopo aver trattato le basi della progettazione di circuiti ad amplificatore per un basso consumo energetico, compresa la scelta di un dispositivo a bassa IQ e l’aumento dei valori di resistenze discrete, nella 2ª parte di questa serie si passerà a esaminare i casi in cui è possibile utilizzare amplificatori a bassa potenza con capacità di alimentazione a bassa tensione. RISORSE SUPPLEMENTARI Sul prossimo numero: La progettazione con amplificatori operazionali a bassa potenza, 2ª parte: amplificatori operazionali a bassa potenza per applicazioni a bassa tensione di alimentazione. Scoprite come lavorare con gli amplificatori operazionali con TI Precision Labs - Amplificatori operazionali, una serie di tutorial on- demand che coprono argomenti di base e avanzati. Altri componenti trattati nel post: TLV9042, TLV8802, OPA2333, OPA391, TLV9002