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Amplificatore differenziale integrato I dispositivi integrati come l’amplificatore INA148 mo- strato in figura 7 eliminano sensibilmente gli svan- taggi di un amplificatore differenziale discreto. L’in- tegrazione delle resistenze permette di tagliare a una corrispondenza molto alta della resistenza fra le re- sistenze stesse. La possibilità di taglio accurato ha un valore di resistenza arbitrario e consente una struttura di feedback più complessa, che utilizza un’impeden- za più bassa, aumentando nettamente la larghezza di banda dell’amplificatore differenziale. La complessa struttura di feedback permette di ottene- re un intervallo di modo comune di ±200 V con un’ali- mentazione di ±15 V, un errore di guadagno molto basso (<0,1%) e un CMRR molto alto (>86 dB). Questa topologia può essere in grado di raggiungere il più elevato inter- vallo di tensione di modo comune dopo un’implemen- tazione da canale a canale.[4] Come scegliere la giusta topologia È importante non farsi impressionare dalla quantità di topologie. I principali parametri che incidono sulla scelta della topologia sono l’intervallo di tensione di modo comune, la larghezza di banda del segnale, la necessità di commutazione rapida o meno (sistema con multiplexing), l’impedenza di ingresso richiesta e il costo totale. Le topologie di bloccaggio sono dotate di multiplexing e consentono di ridurre il numero di canali ADC e i costi del sistema. Le altre topologie ne- cessitano di un amplificatore per ciascun canale, ma solitamente offrono una larghezza di banda maggiore, che diventa obbligatoria nel caso di campionamento si- multaneo. La tabella 1 mette a confronto le diverse topologie. Se si necessita di un intervallo di modo comune molto ANALOG AMPLIFIERS BIBLIOGRAFIA [1] Liptak, Bela G. «Instrument Engineers’ Handbook (Volume 2)». CRC Press, 2003. [2] Texas Instruments: Brief applicativo per il supporto del modo comune ad alta tensione tramite amplificatore per strumentazione [3] Texas Instruments: Brief applicativo per il supporto del modo comune ad alta tensione tramite amplificatore differenziale [4] Texas Instruments: Brief applicativo per modulo di ingresso analogico per PLC a 16 bit e 8 canali con supporto del modo comune ad alta tensione (±150 V) [5] Texas Instruments: Quando sostituire un relè con un multiplexer Tab. 1 – Le diverse topologie Amplificatore differenziale (discreto) Amplificatore differenziale (integrato) Scaling resistivo + INA Multiplexer ad alta tensione Basso CMRR Alto CMRR Basso CMRR Alto CMRR Alto rumore Basso rumore Alto rumore Basso rumore Intervallo di tensione di modo comune moderato Intervallo di tensione di modo comune elevato Intervallo di tensione di modo comune moderato Intervallo di tensione di modo comune moderato Larghezza di banda bassa Larghezza di banda moderata Larghezza di banda moderata Larghezza di banda alta Rin moderata Rin moderata Rin moderata Rin molto alta elevato (>200 V), la topologia isolata da canale a canale è l’unica scelta possibile. Per l’intervallo di modo co- mune fra 50 e 200, le scelte disponibili sono un inter- ruttore photoMOS (se una commutazione molto lenta è accettabile) o un amplificatore discreto integrato per ciascun canale. Per un intervallo di modo comune <50 V, è opportuno optare per un multiplexer ad alta ten- sione. Se si necessita di un’elevata impedenza di in- gresso, è possibile utilizzare la topologia multiplexer in sistemi con multiplexing fino a 50 kSPS. Se si richiede un campionamento simultaneo o se si prevede di utilizzare comunque un ADC multicanale, è meglio scegliere un approccio basato su amplifica- tore. Un amplificatore differenziale integrato offre le massime prestazioni, mentre un amplificatore discreto presenta le prestazioni più basse, ma al costo più con- tenuto. Un partitore di resistenze è un compromesso fra queste due opzioni in termini di prestazioni e costi. ELETTRONICA OGGI 509 - APRILE 2023 33