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Operazionali a bassissima distorsione

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Operazionali a bassissima distorsione

Messaggioda Foto UtentePiercarlo » 24 gen 2022, 20:42

Buonasera a tutti! Non so se ho già posto il quesito del post ma non credo o comunque non ricordo se vi erano state delle risposte. Esso riguarda le prestazioni degli operazionali usciti negli ultimi quindici-venti anni da alcuni produttori - National, Linear Technology e appena più indietro nel tempo Burr Brown e Analog Devices.
Si tratta, rispetto alle generazioni precedenti, di un salto qualitativo enorme, che ha praticamente fatto piazza pulita di molti problemi al punto di poterli a tutti gli effetti considerare "perfetti": distorsioni bassissime, quasi non misurabili (-120 dB in media, valori che hanno costretto a migliorare in modo spettacolare anche le prestazioni degli strumenti di misura), reiezione ai disturbi con lo stesso ordine di migliorie (-90 dB almeno) e altro ancora senza peraltro aumentare più di un tot il guadagno ad anello aperto da controreazionare (140 dB in media contro i 120-130 dB dei campioni della generazione precedente). Guardando poi i datasheet, per esempio, della famiglia LME497xxx anche altri parametri (slew rate, GBW, rumore d'ingresso...), pur essendo migliorati in maniera sensibile, lo hanno fatto tuttavia entro dei limiti abbastanza "ragionevoli".

La domanda che pongo è: quali progressi tecnologici ci sono dietro questo salto qualitativo? Come sono stati risolti i problemi di stabilità che tale salto ha quasi sicuramente evocato nel corso del suo sviluppo? Se ci sono, quali miglioramenti di teoria dei circuiti sono stati alla base di tale salto? Esistono application notes, articoli, testi ecc. che spieghino un po' i dettagli di quel che è successo?

Grazie fin da ora a chiunque vorrà intervenire nel merito.
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[2] Re: Operazionali a bassissima distorsione

Messaggioda Foto UtentePiercarlo » 25 gen 2022, 9:30

Mi risponderà qualcuno?.. Alle volte ho l'impressione di chiedere solo stupidaggini... :cry:

Scusate lo afogo.
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[3] Re: Operazionali a bassissima distorsione

Messaggioda Foto Utentelelerelele » 25 gen 2022, 9:47

Non credo che siano stupidaggini, specie per chi non si limita a prendere il pezzo ed a collegarlo, ma ritiene che il suo uso sia ottimale quando se ne conosce la vita nei suoi più piccoli particolari, la vedo così anche io.

Non so darti una risposta, ed essendo da tanto tempo fuori dal settore, ho anche difficoltà nel conoscere gli OP a cui ti riferisci.

certo che negli ultimi anni/decenni, si sono avuti salti notevoli con i componenti discreti, oltre che con gli IC, in tutti i campi. Cio che oggi si fa con poco materiale e poca fatica, un avolta necessitava di molto materiale, molto spazio, ed anche molta fatica nel progettare il tutto.

Spero che duri così.

saluti.
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[4] Re: Operazionali a bassissima distorsione

Messaggioda Foto Utenteclaudiocedrone » 25 gen 2022, 10:41

Non chiedi affatto stupidaggini Foto UtentePiercarlo anzi, ritengo che casomai il "problema" è trovare nella community qualcuno abbastanza addentrato nel campo specifico da essere in grado di fornirti risposte sensate.
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[5] Re: Operazionali a bassissima distorsione

Messaggioda Foto UtentePiercarlo » 25 gen 2022, 11:06

Son contento di sapere che non sto chiedendo stupidaggini, Mi rendo che spesso le cose che chiedo, quando le chiedo, non son di quelle a cui si può rispondere con una botta e via (a queste ci rispondo già da solo) ma alle volte ci rimango un po' sconcertato dall'assenza di risposta.

Anche perché non ho voglia di mettere tette finte nell'avatar per sollecitarle! :mrgreen:

;-)
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[6] Re: Operazionali a bassissima distorsione

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 25 gen 2022, 14:14

Prova a guardare sulle pubblicazioni della IEEE, forse qualcosa si trova. Il sito di ricerca e` ieeexplore.org
Per usare proficuamente un simulatore, bisogna sapere molta più elettronica di lui
Plug it in - it works better!
Il 555 sta all'elettronica come Arduino all'informatica! (entrambi loro malgrado)
Se volete risposte rispondete a tutte le mie domande
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[7] Re: Operazionali a bassissima distorsione

Messaggioda Foto UtenteSediciAmpere » 25 gen 2022, 15:18

Interessante, seguo
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[8] Re: Operazionali a bassissima distorsione

Messaggioda Foto Utentebrabus » 25 gen 2022, 15:56

Piercarlo, la questione è decisamente interessante.

Partiamo da un presupposto fondamentale: l'elettronica commerciale si basa sulla necessità di produrre componenti elettronici su larga scala. Operazionali "super" come quelli che hai menzionato si sarebbero potuti produrre molti decenni prima, ma lo scarto (o al contrario, lo yeld) sarebbe stato inaccettabile per rendere il componente interessante per il mercato.
Parlando di silicio, da un lato abbiamo lo sviluppo continuo di nuove tecnologie (V-FET, SOI, High-K, etc.), dall'altro il salto di processo ottico, ossia la possibilità di realizzare maschere con passo sempre più ridotto.
Se un Opamp se ne fa poco o nulla di una tecnologia con Gate da 5 nanometri, il beneficio collaterale deriva dal grande controllo che un processo ottico superiore può garantire. Mi spiego meglio: se produco chip a 130nm su una filiera a processo 130nm, lo yeld può non essere elevato, poiché le macchine lavorano al limite della potenzialità di processo. Se invece impiego tecnologie sviluppate per die a 45nm e viaggio su un processo a 130nm, posso ottenere yeld maggiori e produrre dunque Opamp ad alte prestazioni per cifre ragionevoli.

In riferimento alle tecnologie specifiche, ti suggerisco di leggere la storia di Robert (Bob) Widlar.
https://www.electronicdesign.com/techno ... uff-anyhow
Siamo di fronte a una persona che, da sola, ha determinato lo sviluppo dell'elettronica integrata, soprattutto in ambito analogico. A Widlar dobbiamo l'invenzione di molte strutture attualmente impiegate nei circuiti integrati analogici, come lo specchio di corrente di Widlar e varie tecniche per la relizzazione integrata di transistor di grande potenza.
Leggendaria fu la sua presa di posizione riguardo la diatriba sui regolatori di potenza lineari: annunciò che non era fisicamente possibile realizzare regolatori integrati di potenza, a causa dei gradienti termici che avrebbero spezzato il chip. Ovviamente la comunità gli diede credito e la polemica si arrestò. Due mesi dopo presentò l'LM109, il primo regolatore integrato della storia, una bestia da 20W nella quale aveva realizzato tutte le strutture che poco prima aveva definito "impossibili"!

In sostanza, come disse un Grande: in Elettronica si è inventato poco negli anni '40 e nulla dagli anni '50 (eccezion fatta per Widlar!). Le strutture e i concetti esistono degli albori dell'elettronica: la differenza è stata fatta dai processi produttivi, che hanno reso accessibili tecnologie a costi altrimenti proibitivi. In questo senso l'elettronica analogica ha beneficiato enormemente della marcia a tappe forzate dettata dall'elettronica digitale.

Parlando di amplificatori operazionali ad alte prestazioni, è obbligatorio citare la AN47, monumentale lavoro di un altro Genio dell'analogica: Jim Williams.
https://www.analog.com/media/en/technic ... an47fa.pdf
Alberto.
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[9] Re: Operazionali a bassissima distorsione

Messaggioda Foto Utentestefanopc » 25 gen 2022, 16:34

La ultima pagina dei documenti di Jim Williams è sempre spettacolare.
Anche questa sui convertitori Rms è molto esplicativa.
Giusto per alleggerire la trattazione. :D
Ciao
Allegati
an106f RMS to DC conversion.pdf
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[10] Re: Operazionali a bassissima distorsione

Messaggioda Foto UtentePiercarlo » 25 gen 2022, 17:22

Ringrazio per i consigli di lettura ma, a parte l'andare a spulciare IEEExplore, credo che stiamo andando un po' fuori strada. Non penso che si tratti soltanto di scale di processi di produzione ma che vi sia anche altro proprio dal punto di vista circuitale o almeno di processi di produzione come tali - ad esempio per i livelli di rumore e per le bande passanti degli operazionali di ultima generazione. Guardando in giro ho trovato qualche cenno relativo a Burr-Brown e Maxim che qua e la lasciano trapelare qualcosa (ma non molto), che rimanda a un'evoluzione avvenuta nei circuiti studiati e prodotti per aggirare e superare i imiti delle topologie della generazione precedente a quella attuale, tra cui l'evidente miglioramento nella produzione di transistor PNP integrati, di cui mi piacerebbe sapere qualcosa di più.

Per ora continuo a spulciare in giro; da qualche parte ci dev'essere un osso bello grosso da dissotterrare e studiare che forse è passato a suo tempo sotto il nostro naso senza richiamare l'attenzione che meritava... Forse.
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