Componenti elettronici: The Ideal Op Amp - dummies

Se leggi gli op-amp sul web o in un libro di elettronica, ti capiterà indubbiamente il termine op amp ideale. Un op amp ideale è un ipotetico amplificatore operazionale con determinate caratteristiche che i veri amplificatori operazionali cercano di ottenere. Gli amplificatori operazionali reali si avvicinano molto all'amplificatore operazionale ideale, ma nessun amplificatore operazionale raggiunge effettivamente la perfezione di un amplificatore operazionale ideale.

A seconda della lista che si legge, un amplificatore operazionale ideale ha tra le due e le sette caratteristiche, la più importante delle quali è

• Guadagno continuo ad anello aperto: Il guadagno ad anello aperto in un amplificatore operazionale è molto grande - dell'ordine di decine o anche di centinaia di migliaia. In un amplificatore operazionale ideale, il guadagno ad anello aperto è infinito, il che significa che qualsiasi differenza di tensione sui due terminali di ingresso provocherà una tensione infinita sull'uscita.

  In veri amplificatori operazionali, la tensione di uscita è limitata dalla tensione di alimentazione. Poiché la tensione di uscita non può essere infinita, il guadagno non può essere infinito.

• Impedenza di ingresso infinita: Impedenza rappresenta l'opposizione di un circuito al flusso di corrente, indipendentemente dal fatto che la corrente sia alternata o diretta. In un amplificatore operazionale ideale, l'impedenza dei due terminali di ingresso è infinita, il che significa che nessuna corrente entra nell'amplificatore operazionale dagli ingressi. Gli ingressi sono in grado di vedere e reagire alla tensione, ma quella tensione non è in grado di spingere alcuna corrente nell'amplificatore operazionale.

  Ciò significa in pratica che l'amplificatore operazionale non ha alcun effetto sulla tensione di ingresso. In un vero amplificatore operazionale, una piccola quantità di corrente, in genere di qualche milliampasso o meno, si riversa nei circuiti di ingresso dell'amplificatore operazionale.

• Impedenza di uscita zero: In un amplificatore operazionale ideale, il circuito di uscita ha impedenza interna nulla, il che significa che la tensione fornita dall'uscita è la stessa indipendentemente dalla quantità di carico applicata dal circuito a cui l'uscita è connessa.

  In realtà, la maggior parte degli amplificatori operazionali ha un'impedenza di uscita di alcuni ohm, il che significa che la tensione effettiva fornita dal terminale di uscita varierà leggermente in base al carico collegato all'uscita.

• Tensione offset zero: La tensione di offset è la quantità di tensione sul terminale di uscita quando i due ingressi sono esattamente uguali. Se si collegano entrambi gli ingressi a massa, ad esempio, ci dovrebbe essere esattamente 0 V in uscita.

  In realtà, gli amplificatori operazionali del mondo reale hanno una tensione molto bassa sull'uscita anche quando entrambi gli ingressi sono messi a terra, collegati tra loro o non collegati a nulla. Per la maggior parte degli amplificatori operazionali, questa tensione di offset è di pochi millivolt.

• Larghezza di banda infinita: Il termine larghezza di banda si riferisce all'intervallo di frequenze di corrente alternata entro le quali un amplificatore operazionale può amplificare accuratamente. In un amplificatore operazionale ideale, la frequenza del segnale di ingresso non ha alcun effetto sul comportamento dell'amplificatore operazionale. Negli amplificatori operazionali del mondo reale, l'amplificatore operazionale non funziona molto al di sopra di una certa frequenza, in genere pochi megahertz (milioni di cicli al secondo).

Le caratteristiche sono spesso riassunte con le seguenti due "regole d'oro" degli amplificatori operazionali:

1. L'uscita tenta di fare tutto il necessario per fare la differenza di tensione tra gli ingressi zero.

   Questa regola, che si applica solo ai circuiti amplificatori a circuito chiuso, significa che la retroazione inviata dall'uscita all'ingresso fa sì che le due tensioni di ingresso diventino le stesse.

2. L'input non attira corrente.

   Questa regola significa che i terminali di ingresso osservano la tensione posta su di essi ma non consentono alla corrente di fluire nell'amplificatore operazionale.

Sebbene nessun vero amplificatore operazionale sia in grado di soddisfare gli standard dell'amplificatore operazionale ideale, la maggior parte si avvicina molto. Abbastanza vicino, infatti, che è possibile progettare in sicurezza un circuito operazionale come se gli amplificatori operazionali fossero l'ideale. In particolare, si applicano le due regole d'oro: il feedback equalizzerà le tensioni d'ingresso e l'amplificatore operazionale non attingerà corrente dall'ingresso.