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1 G.V. Persiano – Elettronica Amplificatori operazionali L’amplificatore operazionale (op amp) è un blocco circuitale elementare usato in un ampia gamma di applicazioni Op amp era inizialmente usato per integrare e sommare il segnale in sistemi analogici (perciò il nome operazionale) Op Amp ha caratteristiche molto vicine a quelle ideali, ed applicazioni con prestazioni prossime a quelle teoriche Gli op amp operano prevalentemente ad anello o ciclo chiuso (closed loop), cioè con parte del segnale di uscita che ritorna all’ingresso attraverso una rete di retroazione Reti di retroazione resistiva offrono circuiti amplificatori con caratteristiche significativamente indipendenti dai parametri dell’op amp

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1G.V. Persiano – Elettronica

Amplificatori operazionali

• L’amplificatore operazionale (op amp) è un blocco circuitale elementare usato in un ampia gamma di applicazioni

• Op amp era inizialmente usato per integrare e sommare il segnale in sistemi analogici (perciò il nome operazionale)

• Op Amp ha caratteristiche molto vicine a quelle ideali, ed applicazioni con prestazioni prossime a quelle teoriche

• Gli op amp operano prevalentemente ad anello o ciclo chiuso (closed loop), cioè con parte del segnale di uscita che ritorna all’ingresso attraverso una rete di retroazione

• Reti di retroazione resistiva offrono circuiti amplificatori con caratteristiche significativamente indipendenti dai parametri dell’op amp

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2G.V. Persiano – Elettronica

Amplificatore operazionale ideale

Simbolo circuitale elementare

1 = ingresso invertente

Schema con alimentatori Schema semplificato

2 = ingresso non invertente

3 = uscita

4 = alimentazione positiva

5 = alimentazione negativa

( )123 vvAv −=

con A= guadagno ad anello o ciclo aperto (open loop)

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3G.V. Persiano – Elettronica

Caratteristiche dell’op amp ideale

• Impedenza di ingresso infinita (Zi=∞)

• Impedenza di uscita nulla (Zo=0)

• Guadagno a ciclo aperto infinito (A=∞)

• Guadagno di modo comune (cioè, se v1=v2) nullo (Acm=0)

• Banda passante infinita

Circuito equivalente

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4G.V. Persiano – Elettronica

Segnale differenziale e segnale di modo comune

12 vvvId −= vId = segnale d’ingresso differenziale

( )2121 vvvIcm += vIcm= segnale d’ingresso di modo comune

21dI

Icm

vvv −=

22dI

Icm

vvv +=

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5G.V. Persiano – Elettronica

Analisi dei circuiti con op amp

• Uso di op amp con reti di retroazione negativa (positiva), cioè con il segnale di uscita che si oppone (si somma) al segnale di ingresso cui è ricollegato

• Nel caso di retroazione negativa, se A=∞ e vo è un valore finito vId≈0 v1≈v2 (corto circuito virtuale)

• Se Zi=∞, allora i1≈i2≈0 (correnti di ingresso nulle)

• Applicazione delle leggi standard di analisi dei circuiti per risolvere il circuito e calcolare le quantità di interesse

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6G.V. Persiano – Elettronica

Configurazione invertente ad anello chiuso

Amplificatore op amp invertente

I

O

vvG ≡

G= guadagno ad anello o ciclo chiuso

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7G.V. Persiano – Elettronica

Calcolo del guadagno ad anello chiuso

Ordine dei passi di analisi

= corto circuito virtuale (v1=v2)

= massa virtuale (v1=0)

= corrente in R1

= corrente ingresso op amp nulla

= stessa corrente in R1 e R2 (i1 =i2)

= legame analitico tra vo e vi

1

2

RR

vvG

I

O −=≡

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8G.V. Persiano – Elettronica

Effetto del guadagno ad anello aperto (A ≠∞)

Resistenze di ingresso e di uscita

( )11

1 RAvv

RAvvi OIOI +

=−−

=

21

21 RR

AvvAvRi

Avv OIOO

O ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ +−−=−−=

( ) )1 (se 11 1

2

1

2

12

12 ARR

RR

ARRRR

vvG

I

O <<+−≅++−

−=≡

(bassa) 111

RRv

vivR

I

IIi ==≡ 00)0(per 21 =⇒=⇒==≡ oo

o

oo Rvvv

ivR

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9G.V. Persiano – Elettronica

Configurazione per aumentare Ri

= massa virtuale (v1=0)

= corrente in R1

= corrente ingresso op amp nulla

= stessa corrente in R1 e R2 (i1 =i2)

= valutazione di vx tramite i2

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛++−=≡

3

4

2

4

1

2 1 RR

RR

RR

vvG

I

O

= valutazione di vo da vx e i4

= valutazione di i3 tramite vx

= valutazione di i4 tramite i2 e i3Ω== MRRin 11 100 2.10 ,1 se 342 =⇒Ω=Ω== GkRMRR

Ordine dei passi di analisi

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10G.V. Persiano – Elettronica

Amplificatore di corrente basato sulla configurazione per aumentare Ri

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=≡

3

21 RR

iiA

I

OI

1con 32 >= kkRR

100 99 Se 32 =⇒= IARR

23 kii = ( ) ( ) ( ) 11 1 12234 IO ikikikiiii +=+=+=+==

Corrente di uscita indipendente dal carico R4 (RO=∞)

Ri =0

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11G.V. Persiano – Elettronica

Circuito sommatore

n

nn R

viRvi

Rvi === ... , ,

2

22

1

11

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+++−= n

n

fffO v

RR

vRR

vRR

v ... 22

11

niiii +++= ... 21

Fo iRv −=

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12G.V. Persiano – Elettronica

iO

Esempio di circuito sommatore: Conversione digitale analogica

( )33

22

11

00 2222

16 aaaaR

v fO +++−=

5V(0V) 1(0) se =⇒= ii Sa

)(analogica (digitale) 0123 OUscita vaaaIngresso a →

mAkV

kkkkVmAiO 9375.0

1615

801

401

201

101 5)(max =

Ω=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

Ω+

Ω+

Ω+

Ω=

Ω=⇒−= kRVv f 32 30 Se 0

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13G.V. Persiano – Elettronica

Circuito sommatore-sottrattore

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+−= 2

21

1

vRRv

RRv aa

x

vx

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛++−= 4

43

3

vRRv

RRv

RRv cc

xb

cO

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡++⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛−−−= 4

43

32

21

1

vRRv

RRv

RRv

RR

RRv ccaa

b

cO 4

43

32

21

1

vRRv

RRv

RR

RRv

RR

RRv cc

b

ca

b

caO −−+=

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14G.V. Persiano – Elettronica

Convertitore corrente-tensione

ifO iRv −=

Op amp ideale (A=∞)

Guadagno a ciclo aperto finito (A≠∞)

11 ⇒−=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +⇒−=+ ifOif

OO iR

AviR

Avv

11

AiR

v ifO +

−=

Ri =0

Tensione di uscita indipendente dal carico (RO=0)

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15G.V. Persiano – Elettronica

Configurazione non invertente ad anello chiuso

Amplificatore op amp non invertente

1

21RR

vvG

I

O +=≡

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16G.V. Persiano – Elettronica

Calcolo del guadagno ad anello chiuso

Ordine dei passi di analisi

= corto circuito virtuale (v1=v2)

= tensione su v1=vi

= corrente in R1

= corrente ingresso op amp nulla

= stessa corrente in R1 e R2 (i1 =i2)

= legame analitico tra vo e vi

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17G.V. Persiano – Elettronica

Effetto del guadagno ad anello aperto (A ≠∞)

Resistenze di ingresso e di uscita

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ +

1

212 11RRv

ARRv IO

( ) )1 (se 1111

1

2

1

2

12

12 ARR

RR

ARRRR

vvG

I

O <<++≅+++

=≡

)0 (poiché 22

≅∞≅≡ opop

Ii i

ivR 00)0(per 21 =⇒=⇒==≡ oo

o

oo Rvvv

ivR

21

1 iR

Avvi OI =−

= ( ) 22RiAvvv OIO +−=

( ) ( ) ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+−=⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛ −+−=

1

22

1

1RRAvvR

RAvvAvvv OI

OIOIOvi-vO /A

i1

i2

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18G.V. Persiano – Elettronica

Inseguitore di tensione (adattatore di impedenza)

0 , 21 =∞= RR

Schema circuitale Modello equivalente

111

2 =+=≡RR

vvG

I

O

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19G.V. Persiano – Elettronica

Ri =∞

io

vi

i

Convertitore tensione-corrente (con carico flottante)

Rvi I

O =

Corrente di uscita indipendente dal carico RL (RO=∞)

Ivvv == +−

Rvii I

O ==

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20G.V. Persiano – Elettronica

Convertitore tensione-corrente (con carico a massa)

4Rvi I

L −=

LIO vRRv

RRv 1

1

2

1

2⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛++−=

stadio invertente stadio non invertente

4343 R

vR

vviiii LLOOL −

−==−=

iL

vOvL

i4

i3

LILLL

IL vRRR

RvRR

RRv

Rv

Rv

RRv

RRRi ⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛−+−=−−⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛++−=

431

2

31

2

4331

2

31

2 1 1

⇒=⇒ 1 carico dal dipendanon Affinché431

2

RRRRiL

4

3

1

2

RR

RR

= ⇒

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21G.V. Persiano – Elettronica

Amplificatori differenzali

• L’amplificatore differenziale è un circuito a due ingressi (v1e v2) che risponde a vId e, idealmente, respinge vIcm

• Nel caso reale, l’amplificatore differenziale presenta una tensione in uscita data da (caso ideale Acm ≈ 0 ):

vO=AdvId+Acmvcm

• Il grado di bontà di un amplificatore differenziale si misura con il rapporto di reiezione del modo comune (CMRR), rispetto ai segnali di tipo differenziale:

CMRR = 20 log (|Ad | /| Acm |)

• L’op amp ideale si comporta da amplificatore differenziale e presenta un guadagno a ciclo aperto A pari ad Ad

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22G.V. Persiano – Elettronica

Amplificatori differenzale con op amp

Amplificatore differenziale a singolo stadio

Composizione di ingressi invertente e non invertente

) ( 1

2 invertenteguadagnoRRG −=−

) ( 1 43

4

1

2 invertentenonguadagnoRR

RRRG ⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛+=+

IcmIcm vG_ vGRR =+ che modo di e scegliere Occorre 43

1

1

1

1 1

1

2

4

312

2

43

4

1

2

43

4

1

2 ⇒+

=+

⇒+

=+

⇒=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛+

RR

RRRR

RRR

RRR

RRR

RR

2

1

4

3

RR

RR

=

Risultato troppo veloce? Analizziamo di nuovo con più calma

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23G.V. Persiano – Elettronica

Principio di sovrapposizione degli effetti

1) Analizziamo l’azione del solo l’ingresso vI1

11

21 IO v

RRv −=

2) Valutiamo l’effetto del solo l’ingresso vI2

21

2

43

42 1 IO v

RR

RRRv ⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛+

+=

3) Sommiamo le componenti e definiamo R3 e R4

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ++

+−=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

++−=+= 2

2

21

43

41

1

22

1

2

43

41

1

221 1 IIIIOOO v

RRR

RRRv

RRv

RR

RRRv

RRvvv

1 1 1 Se2

21

43

4

2

21

4

43

2

1

4

3

2

1

4

3 =+

+⇒

+=

+⇒+=+⇒=

RRR

RRR

RRR

RRR

RR

RR

RR

RR

( ) 121

2IddIIO vAvv

RRv =−= (amplificatore differenziale)

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24G.V. Persiano – Elettronica

Analisi del segnale di modo comune

⇒=== ) e solito, (di Poiché 24132

1

4

3 RRRRRR

RR

243

3

143

4

11

11 ivRR

RR

vRR

RvR

i IcmIcmIcm =+

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

−=

IcmIcmIcmO vRR

RR

RRRv

RRR

RRv

RRRRivv ⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛−

+=

+−

+=−= −

4

3

1

2

43

4

43

3

1

2

43

422 1

Resistenza di ingresso differenziale

( ) 011143

4

4

3

1

2

43

4 =−+

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

+=≡

RRR

RR

RR

RRR

vvAIcm

Ocm

0=cmA (CMRR = ∞)

(bassa) 20 11

1111

1

Ri

iRiRi

vR Idid =

++=≡

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25G.V. Persiano – Elettronica

Amplificatore differenziale per strumentazione

Schema di principio del circuito

• Necessità di aumentare la resistenza di ingresso differenziale Rid

• Possibilità di usare un circuito a 2 stadi (stadio buffer Rid + amplificatore differenziale)

1° stadio (grande Rid e G)

2° stadio (amplificatore differenziale)

1 1

2 2 1 R

RGG AA +==

∞≅=21 ii RR

( ) 1 121

2

3

4IddIIO vAvv

RR

RRv =−⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

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26G.V. Persiano – Elettronica

• Lo schema di principio del circuito presente 3 importanti svantaggi:– Nel I stadio il segnale vIcm amplificato come vId saturazione degli op amp, CMRR non elevato

– Gli op amp A1 e A2 dovrebbero essere perfettamente uguali se no, segnale spurio in ingresso ad A3

– Per variare AId è necessario cambiare due resistenze (R1) e tararle perfettamente

Schema operativo del circuito (rimozione nodo X a massa)

∞≅=21 ii RR

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=≡

1

2

3

4 1RR

RR

vvA

Id

Od

⇒==⇒==⇒== IcmOORRIcmII vvviivvv 0 Se 21221 210=cmA

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27G.V. Persiano – Elettronica

Op amp invertente con impedenze generiche

Schema con impedenze generiche

))

))

1

2

(sZ(sZ

(sV(sV

i

O −=

• Finora abbiamo usato solo resistenze R nel circuito di retroazione

• Possibilità di usare anche capacità C per altre applicazioni (integratori, derivatori)

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28G.V. Persiano – Elettronica

Integratore

R(sZ =)1

sC(sZ 1)2 =

• Segnale di uscita vo proporzionale all’integrale del segnale di ingresso vI

• Usato in sistemi di strumentazione: ad es, il segnale proveniente da un accelerometro è integrato per dare un segnale proporzionale alla velocità

• Retroazione negativa attraverso la capacità C

di tempoCostante

sCR(sV(sV

i

O 1 ))

−= ⇒ 1 ))

⇒−=CRj(jV

(jV

i

O

ωωω

1 CRV

V

i

O

ω= 90°+=φ

Schema dell’integratore di Miller

CR=τ

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29G.V. Persiano – Elettronica

Modulo della risposta in frequenza

1 int CR=ω⇒= 1 Quando

i

O

VV

(pulsazione dell’integratore)

Guadagno in continua = ∞

• L’integratore si comporta come un filtro STC passa basso con ω0=0

• Circuito amplifica all’infinito componenti continue saturazione di op amp

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30G.V. Persiano – Elettronica

Derivatore

sC(sZ 1)1 =

R(sZ =)2

• Segnale di uscita vo proporzionale alla derivata del segnale di ingresso vI

• Rispetto all’integratore, basta invertire di posizione R e C

• Retroazione negativa attraverso la resistenza R

di tempoCostante

sCR(sV(sV

i

O ))

−= ⇒ ))

⇒−= CRj(jV(jV

i

O ωωω

CRVV

i

O ω= 90°−=φ

Schema del derivatore

CR=τ

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31G.V. Persiano – Elettronica

Modulo della risposta in frequenza

1 CRder =ω⇒= 1 Quando

i

O

VV

(pulsazione del derivatore)

Guadagno in continua = 0

• Il derivatore si comporta come un filtro STC passa basso con ω0=∞

• Circuito sensibile ad uno sbalzo di tensione (spike) amplificatore di rumore

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32G.V. Persiano – Elettronica

Amplificatore operazionale reale

• Le proprietà di idealità degli op amp è un buona ipotesi di lavoro in molte applicazioni

• In altri casi è opportuno conoscere le caratteristiche degli operazionali reali ed i loro effetti sulle prestazioni circuitali basate su op amp

• Le non idealità dell’op amp possono essere di 3 tipi:– Proprietà non ideali in regione lineare– Caratteristiche non lineari – Componenti offset in continua (Offset DC)

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33G.V. Persiano – Elettronica

Proprietà non ideali in regione lineare

• Impedenza di ingresso a ciclo aperto finita (1MΩ -1TΩ)

• Impedenza di uscita a ciclo aperto non nulla (1-100 Ω)

• Le impedenze di ingresso e uscita a ciclo chiuso possono differire da quelle a ciclo aperto: l’effetto della retroazione può essere sia ridurle che aumentarle

• Il guadagno a ciclo aperto decresce alle alte frequenze ed in continua (DC) ha un valore elevato ma finito (104-106)

• Nel range di frequenze in cui decresce, il guadagno a ciclo aperto ha un risposta STC passa basso (polo dominante)

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34G.V. Persiano – Elettronica

Dipendenza del guadagno ad anello aperto A dalla frequenza

Rete interna (tipicamente una C) STC passa basso compensazione in frequenza

( ) DC)in valore( 1

)( 00 A

sAsA

bω+=

( )bjAjAjs

ωωωω

+=⇒=

1)( con 0

ωb≡ pulsazione di taglio

ωωωωω

jAjA b

b0)( se ≅⇒>>

ωωωj

jA t≅)( ft=ωt/2π≡ larghezza di banda a guadagno unitario oppure prodotto guadagno per banda

⇒= con 0 bt A ωω

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35G.V. Persiano – Elettronica

Risposta in frequenza della configurazione invertente

( )

1111

)(11

)(11

)()(

121

2

0

12

1

2

12

1

2

RRj

RR

A

RR

jARR

RR

jARRG

jVjV

t

i

o

++⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛++

−=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛++

−=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛++

= −

ωωωω

ωω

123dB 1 RR

t

+=

ωω

( )

11)(

)( 1 se

12

12

1

20

RRjRR

jVjV

RRA

t

i

o

++

−≅⇒+>>

ωωω

ωcon basso passa STC ⇒

ω3dB≡ pulsazione di taglio o a 3dB

Esempio per |G-=10 | e ft=1MHz

kHz.RR

ff tdB 990

1 123 ≅

+=

kHzkHz.fGf dBtINV909990103 =⋅=⋅= −

10 1

2

1

2 =⇒−=− RR

RRG

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36G.V. Persiano – Elettronica

Risposta in frequenza della configurazione non invertente

( )

1111

1 )(11

1

)(11)()(

121

2

0

12

1

2

12

1

2

RRj

RR

A

RR

jARR

RR

jARRG

jVjV

t

i

o

++⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛++

+=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛++

+=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛++

= +

ωωωω

ωω

123dB 1 RR

t

+=

ωω

( )

11

1)()( 1 se

12

12

1

20

RRj

RRjVjV

RRA

t

i

o

++

+≅⇒+>>

ωωω

ωcon basso passa STC ⇒

kHzRR

ff tdB 100

1 123 =

+=

MHzkHzfGf dBt INVNON1100103

=⋅=⋅= +

Esempio per |G+=10 | e ft=1MHz 9 11

2

1

2 =⇒+=+ RR

RRG

=+

⋅⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

121

2

1 1

RRf

RR t

3dBfG ⋅+ anda)guadagno-b(prodotto ft costante=

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37G.V. Persiano – Elettronica

Caratteristiche non lineari: Clipping

• Ci sono molti modi non-lineari in cui un op amp reale può operare: il segnale di uscita vo e la corrente che l’op amp può fornire al carico hanno un limite massimo e minimo

• Se il segnale di ingresso è talmente ampio che il segnale di uscita amplificato eccede uno di questi limiti, vo satura al suo valore massimo (clipping)

• Tale valore dipende da resistenza di carico, tipo di op amp alimentazione, (ad es: -12/12V, se alimentazione -15/15V)

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38G.V. Persiano – Elettronica

Saturazione della tensione di uscita

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39G.V. Persiano – Elettronica

Caratteristiche non lineari: Slew rate

• Negli op amp reali la velocità con cui cambia il segnale di uscita è limitata: vo non può aumentare o diminuire ad una velocità che eccede tale limite (slew rate, SR~ V/µs)

• Lo SR è dovuto a componenti capacitive connesse alla struttura interna dell’op amp che vietano cambi repentini della forma d’onda in uscita

• Lo slew rate modifica la forma d’onda di vo (ad esempio: da sinusoidale a triangolare)

maxdtdv SR O≡

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40G.V. Persiano – Elettronica

Slew Rate nell’inseguitore di tensione

Schema circuitale Segnale di ingresso a gradino

Uscita affetta da slew-rate (lineare) Uscita senza slew-rate (esponenziale)

( ) 1)( basso passa STC 1

1 )0 ,( invertentenon config. 21 eVtvjV

VRR tO

ti

o tω

ωω−−=⇒⇒

+=⇒=∞=

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41G.V. Persiano – Elettronica

Larghezza di banda a piena potenza (full-power bandwidth)

Effetto dello slew-rate su di una uscita sinusoidale

Larghezza di banda a piena potenza

• Massima frequenza per cui, in uscita, una sinusoide di ampiezza massima non distorce

max ⇒=⇒ SR VoMω

t Vv iI ωsin^

=

t Vdt

dvi

I ωω cos^

=

SR V i <^

ωSR V i >

Mo f

SRVπ2max =

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=ωωω M

oi V V max

^)(

≡ Mf

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42G.V. Persiano – Elettronica

Componenti offset in continua

• Op amp sono dispositivi con accoppiamento DC e alto guadagno, che causano problemi in DC

• A causa delle imperfezioni realizzative, sebbene vId=0 si ha che vO≠0 (Offset in tensione)

• Per funzionare, servono VCC e -VEE che generano correnti agli ingressi invertente (IB1) e non invertente (IB2) dando vO≠0 anche con vId=0 (Offset in corrente)

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43G.V. Persiano – Elettronica

Tensione di offset

• Tensione VOS definita come l’ingresso corrispondente ad una VO≠0 con VId=0

• Valore tipico di VOS è dell’ordine dei mV ed è indicato nei datasheet

• Elevato A0 Possibile saturazione di VO Op amp non funziona come amplificatore

• Modello circuitale di op amp reale = modello circuitale di op amp ideale + VOS

• Per contrastare VOS , si dovrebbe porre in ingresso un generatore VId= - VOS

• Compensazione di VOS tramite un circuito con potenziometro connesso a - VEE

Modello circuitale op amp reale Compensazione con potenziometro

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44G.V. Persiano – Elettronica

Effetto VOS su amplificatore a ciclo chiuso

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

1

21 RRVV OSO

Configurazione non invertente

CjRZ ω111 +=

• Se non opero in DC o a basse f , inserisco C in serie a R1 circuito STC passa alto

OSO VV = 1 1

0 CR=ω 0Per 1 ⇒∞=⇒= Zf

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45G.V. Persiano – Elettronica

Corrente di bias e di offset

• Corrente di polarizzazione (bias) in ingresso IB definita come la media di IB1 e IB2

• Corrente di offset in ingresso IOS definita la differenza in valore assoluto tra IB1 e IB2

• Datasheet danno valori tipici di IB e IOS nell’ordine dei nA (bipolari) o dei pA (MOSFET)

Correnti di bias IB1 e IB2

221 BB

BIII +

= Corrente di polarizzazione (bias)

Corrente di offset in ingresso21 BBOS III −=

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46G.V. Persiano – Elettronica

Effetto IB e IOS su amplificatore a ciclo chiuso

3221 RIVV B−==

• Inserisco R3 (da stimare) su ingresso non invertente per avere V0 ≈ 0

221 RIRIV BBO ≅=

Effetto IB (con IOS ≈ 0)

Caso con IOS ≈ 0

= corto circuito virtuale (v1=v2)

= corrente in R1 e R2 132121321 , RRIIIRRII BBRBR −==

= tensione V0 =0 (con IB1=IB2) ( )[ ] 0/1 1232 =+−= RRRRIV BO

= determinazione di R3 21 // RR( ) =+ 122 /1 RRR=3R

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47G.V. Persiano – Elettronica

Caso con IOS ≠ 0

2 1 OSBB III += 22 OSBB III −= ( )1321232 / RRIIRRIV BBBO −+−=

2RIV OSO = ( )2RI B<<

Per minimizzare l’effetto di IB su VO , occorre collegare sul terminale non invertente una resistenza (R3 ) di valore pari alla resistenza in continua vista dal morsetto invertente

Accoppiamento AC (invertente) Accoppiamento AC (non invertente)

23 RR =

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48G.V. Persiano – Elettronica

Effetto di VOS e IOS su integratore di Miller

• Tensione VOS influenza la carica di C nell’integratore di Miller anche con VId=0

• Carica costante di C con I=VOS /R Saturazione di VO Op amp non amplifica

• Anche le correnti IB e IOS influenzano la carica di C nell’integratore con VId=0

• Per limitare effetto di IB si inserisce R su terminale non invertente

• Carica costante di C con I=IOS Saturazione di VO

Effetto di VOS Effetto di IOS

0)0( =CV

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49G.V. Persiano – Elettronica

1 int CR=ω⇒= 1 Quando

i

O

VV

(pulsazione dell’integratore)

continua)inguadagnoRR

VV F

I

O ( 0

−==ω

• Per limitare effetto di VOS e IOS Inserisco RF in parallelo a C

costante 1 =+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ += FOS

FOSO RI

RRVV

Basso effetto di VOS e IOS RF bassa

so)(passa basCRjRR

(jV(jV

F

F

i

O 1

/ ))

ωωω

+−=

Per avvicinarsi all’integratore ideale:

1 1

/ CRjCRj

RR

F

F

ωω−→

+− RF alta

pulsazione di taglio 1 3F

dB CR=ω