Corso completo di Elettronica Analogica - Parte 3-5

resistenza di ingresso dell'amplificatore, allora anche R_icm deve essere infinito. Tale condizione si aggiunge alle condizioni di idealità dell'amplificatore operazionale ideale. È da notare come se si studia l'ingresso con il generatore di modo comune, si vede nel circuito la massa, in quanto viene cortocircuitata la R_id, mentre se si studia l'ingresso con v_id, a causa della condizione su R_icm che deve essere infinita, allora l'ingresso v_id è di tipo differenziale e cade ai capi di R_id. Essendo di tipo differenziale non è applicata tra un terminale è massa ma appunto tra 2 terminali. Se queste 2 idealità (resistenze di ingresso di modo comune e di ingresso differenziale, guadagno di ingresso differenziale infinito) sono rispettate, allora vale il cortocircuito virtuale. È presente tuttavia anche un'altra idealità. Si considera il fatto che il generico segnale posto in ingresso può essere

scomposto in un segnale differenziale sommato a un segnale di modo comune. All'ingresso e quindi posto un segnale di modo comune il quale però non è desiderato. L'amplificatore operazione viene usato per amplificare la sola differenza quindi il solo segnale differenziale. Per questo motivo, idealmente, il guadagno di modo comune deve essere nullo: Aem = 0.

Poiché inoltre ogni segnale deve essere amplificato, allora idealmente la banda deve essere infinita: Bw = ∞.

È presente un'altra grandezza considerata, ovvero lo slew-rate (velocità di risposta) il quale è un indice della velocità con cui l'uscita riesce a seguire l'ingresso. Idealmente si vorrebbe che applicando ad esempio un gradino all'ingresso, allora in uscita si abbia un gradino identico (a meno di qualche costante moltiplicativa). Ciò vale se lo slew-rate è infinito, ovvero l'uscita risponde istantaneamente all'ingresso. Quando lo

uscita nulla e guadagno infinito. Quando il guadagno A_id tende a infinito si ha la condizione di cortocircuito virtuale: ÈAid uto èavid o

Inoltre le correnti entranti nel terminale invertente e in quello non invertente sono nulle: tL O Ii io

Avendo una resistenza di uscita nulla, allora si può porre in uscita qualsiasi carico indipendentemente dalla tensione che si desidera imporre in uscita. La banda dell’amplificatore operazionale è idealmente infinita. Quando la banda non è infinita, rientra in gioco il parametro dello slew rate, dato dalla variazione dell’uscita rispetto al tempo. Idealmente lo slew rate è infinito: S ditoR toalt

Siccome qualsiasi potenziale riferito a massa può essere scritto come somma di un termine differenziale e uno di modo comune, allora si ha: ivienivid t i

DovienL’amplificatore operazionale è pensato per amplificare la sola differenza tra v+ e v-. Tuttavia anche la componente di modo comune viene amplificata.

Per questo si desidera idealmente che il fattore di guadagno di modo comune tenda a 0:

Aiea 0

Un parametro dell'amplificatore operazionale che lega il modo comune al modo differenziale è il CMRR, common-mode rejection ratio (reiezione di modo comune), definito come il rapporto tra il guadagno di modo differenziale è quello di modo comune. Idealmente tale quantità è infinita:

RE AidMR toAi cm

Idealmente inoltre l'uscita deve poter tendere a infinito, ovvero si deve poter supporre di applicare in ingresso qualsiasi segnale e di amplificarlo a qualsiasi valore, anche oltre l'alimentazione. Questo significa che l'amplificatore operazionale non satura:

SATURANONvorrai to

Idealmente, improvvise variazioni dell'alimentazione non devono perturbare il comportamento dell'amplificatore. Questa proprietà prende il nome di power-supply rejection ratio, ovvero PSRR, e deve essere idealmente infinita in modo che improvvisi variazioni

Le correnti di bias sono le correnti necessarie ad alimentare il circuito in ingresso e sono sempre riferite ai terminali invertente e non invertente. Sono quantità generalmente costanti e idealmente sono nulle. Nel caso in cui il primo stadio interno dell'amplificatore operazionale sia un emettitore comune, allora la corrente di bias è la corrente di base di una configurazione a emettitore comune.

Idealemente inoltre la tensione di offset è nulla. La tensione di offset, indicata con V_os, è la tensione da applicare in ingresso affinché la tensione di uscita sia nulla. Ad esempio, alimentando l'amplificatore operazionale e ponendo i terminali in ingresso a massa, la tensione di uscita riferita a massa si aspetta che sia nulla, ma in realtà è bassa e diversa da 0:

Imponendo poi un generatore esterno variabile ad esempio sul terminale positivo, si

Allora sussiste il cortocircuito virtuale. Tuttavia non è la stessa cosa porre la massa sul terminale positivo rispetto a porre la massa sull'ingresso negativo. Difatti il cortocircuito virtuale sussiste solo in condizioni ideali in cui il guadagno di modo differenziale è infinito, ma in realtà può solo essere molto grande. Il guadagno di modo differenziale deve essere molto grande affinché il circuito sia stabile. Ciò è importante perché se si considera:

Xs Xp X1CsXp pls

Il processo A(s) è l'amplificatore operazionale quindi A(s) è la funzione di trasferimento dell'amplificatore operazionale. X_s e X_o sono l'ingresso e l'uscita. Poiché il guadagno è grande, allora una minima variazione dell'ingresso può portare a grandi variazioni dell'uscita. Per questo parte dell'uscita viene riportata in ingresso attraverso la fdt beta(s) attraverso il sottrattore. La fdt

beta(s) è una rete passiva. La fdt dell'interosistema è la seguente: isiit pesi

Questo perché: IXp Xs