interpretazione delle caratteristiche degli

I.T.I.S. “P. Levi” - Torino
Classe 4Bns
A.S. 1995/96
INTERPRETAZIONE DEI FOGLI TECNICI
E DELLE CARATTERISTICHE DI UN AMPLIFICATORE OPERAZIONALE
INTRODUZIONE
Nei sistemi elettronici attuali l’amplificatore operazionale rappresenta un blocco costitutivo fondamentale. Una migliore comprensione delle caratteristiche degli op-amp e della loro importanza per il funzionamento
complessivo dei sistemi è quindi essenziale.
I produttori forniscono il data sheet (fogli tecnici) per i circuiti integrati che producono. Questi fogli tecnici riportano un gran numero di informazioni: prestazioni massime ammissibili, applicazioni suggerite, caratteristiche elettriche, limitazioni delle prestazioni, disposizione dei terminali di collegamento (pin), circuiti equivalenti dei dispositivi e molte altre. Per utilizzare al meglio questi data sheet, dobbiamo essere in grado di interpretare correttamente le informazioni da essi fornite. La mancanza di uno standard nella descrizione delle
specifiche dei circuiti integrati, che comprende l'indicazione del tipo di contenitore, della denominazione del
dispositivo, della configurazione dei terminali (pin) e del codice per l'acquisto, rende ancor più necessario far
riferimento a questi fogli. Lo scopo di questo articolo è di spiegare come leggere un data sheet di un tipico opamp, di definire la maggior parte dei parametri elettrici generalmente usati e di valutarne il significato. Una corretta interpretazione del foglio tecnico non solo aiuta a comprendere le caratteristiche dell'op-amp, ma dovrebbe
anche guidare la scelta dell'op-amp giusto per l'applicazione desiderata.
INTERPRETAZIONE DI UN INSIEME TIPICO DI DATA SHEET
Nei fogli tecnici forniti dalle case costruttrici vengono descritti i tipi 741, 741A, 741C e 741E; ciò è
possibile perché lo schema circuitale ed i parametri elettrici sono gli stessi per tutti questi circuiti integrati e solo i valori dei parametri differiscono da un tipo all'altro.
Per esempio, il 741A presenta le migliori tolleranze (parametri strettamente controllati) ed è il più caro.
All'altro estremo il 741C, le cui tolleranze sono peggiori e che quindi costa di meno. In questo articolo considereremo soltanto le specifiche dell'op-amp 741C.
In genere, l’informazione fornita dai data sheet può essere suddivisa nei seguenti gruppi:
1. Nella parte superiore del foglio tecnico si trova il numero che contraddistingue il dispositivo ed una breve
descrizione della sua caratteristica fondamentale, ad esempio, op-amp compensato in frequenza, op-amp a bassa potenza o op-amp programmabile di tipo economico.
2. Viene quindi fornita una descrizione generale (general description), che riporta il processo di costruzione del
dispositivo; le applicazioni suggerite ed un elenco delle caratteristiche principali.
3. Sono poi specificati i limiti massimi assoluti (absolute maximum ratings) delle prestazioni per un corretto
funzionamento del dispositivo. Si tratta di valori limite, che riguardano le condizioni di funzionamento ed ambientali applicabili al dispositivo e che non devono essere superate.
4. Viene poi fornita la configurazione dei terminali (diagramma di connessione: connection diagram), il tipo di
contenitore (package) e le informazioni per scrivere l’ordine di acquisto (order information) presso la casa produttrice.
5. È riportato lo schema elettrico interno (circuito equivalente: equivalent circuit).
6. Vengono elencati le caratteristiche elettriche (electrical characteristics) ed il valore dei parametri misurati in
condizioni specifiche.
7. Sono riportate le curve di prestazione tipiche (typical performance curves), come il guadagno di tensione in
funzione della tensione di alimentazione, L’escursione di tensione di uscita in funzione della frequenza e
l’assorbimento di potenza in funzione della temperatura.
8. In ultimo, vengono mostrate le applicazioni tipiche (typical application) ed i circuiti di misura per il test del
dispositivo (test circuit). Facendo riferimento alle informazioni appena ricordate, osserviamo in maggior dettaglio i fogli tecnici del dispositivo µA741.
1. II dispositivo µA741 è un amplificatore operazionale con compensazione di frequenza interna.
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2. II 741 è un circuito integrato monolitico realizzato con un processo speciale detto planare epitassiale. È adatto all'impiego come integratore, amplificatore sommatore, inseguitore di tensione e per altre applicazioni generali, in cui si usa la reazione. Le caratteristiche del 741 sono le seguenti:
a. Non si richiede compensazione di frequenza esterna.
b. Ha la protezione contro i cortocircuiti.
c. Ha la possibilità di azzerare l’offset.
d. È applicabile per ampi campi di variazione delle tensioni a modo comune e differenziale.
e. È caratterizzato da un basso consumo di potenza.
f. Non ha problemi di latch-up.
3. I limiti massimi assoluti per le prestazioni sono specificati per la tensione di alimentazione, per le tensioni di
ingresso e di ingresso differenziale, per i campi di temperatura di immagazzinamento e di funzionamento, per la
temperatura di saldatura e per la durata del tempo di cortocircuito. I campi di variazione della tensione di alimentazione e della temperatura di funzionamento sono dati per i tipi 741, 741A, 741C e 741E, mentre la dissipazione interna di potenza, il campo della temperatura di immagazzinamento e la temperatura per la saldatura
dei terminali vengono elencati per tutti i tipi di contenitore (flat pack, metallico e DIP). Per un funzionamento
corretto e sicuro del dispositivo questi limiti non devono essere superati, neppure nelle peggiori condizioni operative.
II 741 è disponibile in tutti e tre i tipi di contenitore: contenitore metallico ad 8 pin, flat pack a 10 terminali e DIP ad 8 o 14 pin.
5. II circuito equivalente dimostra la complessa struttura interna del 741. Questo schema aiuta a chiarire le sue
possibilità e le sue limitazioni. Si noti che tutti i tipi di 741 hanno lo stesso circuito equivalente.
Per il 741C vengono forniti due insiemi di specifiche elettriche: uno è valido per la temperatura ambiente (TA)
di 25°C, mentre l’altro si applica al campo commerciale di temperatura (che va da 0° a +70°C). A questo punto,
poiché il nostro principale interesse sta nella definizione e nel significato di questi parametri, piuttosto che nei
loro valori, discuteremo i parametri a 25°C. Questi parametri sono validi per tensioni di alimentazione +VCC =
+15 V e -VEE = -15 V. I parametri elettrici sono definiti nei paragrafi seguenti. I più importanti verranno poi ripresi nei capitoli successivi.
Tensione di Offset di Ingresso (Input Offset Voltage). La tensione di offset di ingresso è dovuta alle asimmetrie presenti all'interno dell'op-amp ed è la tensione che si deve applicare fra i due terminali di ingresso di un
op-amp per rendere nulla l’uscita, come indicato in Fig. 1.
Nella figura Vdc1, e Vdc2 sono tensioni continue che vengono applicate attraverso i resistori Rs. Indicheremo la
tensione di offset in ingresso con Vio. Questa tensione
Vio può essere sia positiva sia negativa; nel foglio tecnico viene perciò riportato il suo valore assoluto. Per il
741C il valore massimo di Vio è 6 mV continui. Quanto
più piccolo è il valore di Vio, tanto meglio l’op-amp funziona come amplificatore differenziale. Ad esempio,
l’amplificatore operazionale di precisione 714C ha un valore massimo di Vio = 150 mV.
Corrente di Offset di Ingresso (Input Offset Current). II valore della differenza algebrica fra le correnti che
scorrono nei terminali, invertente e non invertente, quando all'uscita
la tensione è nulla, viene detta corrente di offset di ingresso Iio (vedere Fig. 2). Sotto forma di equazione
I io = I B1 − I B2
dove IB1, è la corrente nell'ingresso non invertente ed IB2 è la corrente nell'ingresso invertente.
II valore massimo della corrente di offset in ingresso per il
741C è 200 nA. Quanto migliore è la simmetria fra i due terminali
di ingresso, tanto più piccola diviene la differenza fra IB1, e IB2; ossia, il valore Iio decresce ulteriormente.
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Ad esempio, l’amplificatore operazionale di precisione 714C ha un valore massimo di Iio = 6 nA, che
costituisce un notevole miglioramento rispetto alla tecnologia precedente.
Corrente di Polarizzazione di Ingresso (Input Bias Current). La corrente di polarizzazione di ingresso IB è la
media delle correnti che fluiscono nei terminali di ingresso, invertente e non invertente, dell'op-amp. In forma
di equazione I B =
I B1 + I B2
2
; dove IB = 500 nA valore massimo per il 741C, mentre IB per il tipo di precisione
714C è ±7 nA. Si noti che le due correnti di ingresso IB1, e IB2 sono di fatto le correnti assorbite dal primo stadio amplificatore differenziale; ossia sono le correnti di base nel caso di utilizzo di BJT o le correnti di perdita
nel caso di FET.
Resistenza Differenziale di Ingresso (Differential Input Resistance). La resistenza differenziale di ingresso Ri
(spesso indicata come resistenza di ingresso) è la resistenza equivalente che si può misurare ad uno qualsiasi
dei terminali di ingresso (invertente o non invertente) con l’altro terminale connesso a massa. Per il 741C la resistenza di ingresso è relativamente elevata, 2 MΩ. Tuttavia, per amplificatori operazionali con ingresso a FET
questo valore è sorprendentemente elevato. Per esempio, Ri = 1.000 GΩ (1012 Ω) nell'op-amp µAF771 con ingresso a FET.
Capacità di Ingresso (Input Capacitance). La capacità di ingresso Ci è la capacità equivalente che si può misurare ad uno qualsiasi dei terminali di ingresso (invertente o non invertente) con l’altro terminale connesso a
massa. Un valore tipico di Ci è 1,4 pF per il 741C. Questo parametro non sempre è fornito sui fogli tecnici di
tutti gli op-amp.
Campo di Regolazione della Tensione di Offset (Offset Voltage Adjustment Range). Una delle caratteristiche
della famiglia di op-amp 741 è di poter azzerare la tensione di offset utilizzando i pin 1 e 5 indicati come offset
null. Come indicato in Fig. 3, si può connettere un potenziometro da 10 kΩ. fra i
pin 1 e 5 con il cursore del potenziometro connesso all'alimentazione negativa VEE. Regolando il potenziometro, si può riportare a zero la tensione di offset in uscita (tensione presente in uscita senza alcun ingresso applicato). Quindi, il campo
di regolazione della tensione di offset è quello in cui si può regolare la tensione di
offset in ingresso agendo sul potenziometro da 10 kΩ. Per il 741C il campo di regolazione della tensione di offset è di ±15mV. Sono pochi gli amplificatori operazionali che presentano la possibilità di azzerare la tensione di offset e, fra questi,
indichiamo il 301, il 748 ed il 777. Pertanto per la maggior parte degli amplificatori operazionali dobbiamo progettare una rete di compensazione per l’offset, per riportare a zero la tensione di offset in uscita.
Campo di Tensioni di Ingresso (Input Voltage Range). Quando si applica la stessa tensione ad entrambi i terminali di ingresso, questa tensione
viene detta tensione di modo comune Vcm e si dice che l’op-amp funziona
in configurazione di modo comune (vedere Fig. 4). Per il 741C il campo
di variazione accettabile della tensione di ingresso di modo comune è al
massimo di ±13 V. Ciò significa che la tensione di modo comune, che
viene applicata ad entrambi i terminali di ingresso, può variare da un massimo di +13 V ad un minimo di -13 V, senza interferire col corretto funzionamento dell'op-amp. In altri termini, il campo di variazione della tensione di ingresso è il campo delle tensioni di modo comune entro il quale è accettabile il valore specificato dell'offset. Ovviamente, la configurazione di modo comune viene utilizzata soltanto a scopo di test, per determinare il grado di simmetria fra i terminali, invertente e non invertente.
Rapporto di Reiezione al Modo Comune (Common-mode Rejection Ratio). II rapporto di reiezione al modo
comune (CMRR) viene definito, in modi diversi ma essenzialmente equivalenti, dai diversi produttori. In gene3
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re, viene definito come il rapporto fra il guadagno di tensione differenziale Ad e il guadagno di tensione di modo comune Acm; ossia, CMRR =
Ad
A cm
II guadagno differenziale di tensione Ad è identico al guadagno di tensione A per grandi segnali, che viene specificato nei fogli tecnici; invece il guadagno di tensione di modo comune può essere determinato ricorrendo all'equazione: A cm =
Vocm
Vcm
dove Vocm = tensione di uscita di modo comune, Vcm = tensione di ingresso di modo
comune e Acm = guadagno di tensione di modo conume.
In genere, il valore di Acm è molto piccolo e Ad = A è molto grande; pertanto il valore del CMRR è molto elevato. Per questo motivo il CMRR viene spesso espresso in dB. Per il 741C il CMRR è tipicamente di 90
dB. Si noti che questo valore del CMRR viene determinato in condizioni di misura tali per cui la resistenza interna del generatore della tensione di ingresso sia RS < 10 kΩ. Nei circuiti normali RS viene supposto uguale a
zero, perché la maggior parte dei generatori di tensione in pratica presentano resistenze interne trascurabili.
Quanto maggiore è il valore di CMRR, tanto più i due terminali di ingresso hanno identico comportamento e
tanto minore è il valore della tensione di uscita di modo comune. Per l’op-amp di precisione 714C CMRR =120
dB. Ciò significa che il 714C presenta una migliore capacità di reiezione per le tensioni di modo comune, come
il rumore elettrico, rispetto al 741C e viene quindi preferito in ambienti rumorosi.
Rapporto di Reiezione alla Tensione di Alimentazione (Supply Voltage Rejection Ratio). Quando la variazione della tensione di offset in ingresso di un amplificatore operazionale, Vio, causata da variazioni nelle tensioni di alimentazione, viene detta rapporto di reiezione alla tensione di alimentazione (SVRR). I diversi produttori impiegano diversi termini equivalenti a SVRR, quale rapporto di reiezione all'alimentazione (PSRR) e sensibilità all'alimentazione (PSS). Questi termini sono espressi sia in microvolt per volt sia in decibel. Se indichiamo la variazione nella tensione di alimentazione con ∆V e la variazione corrispondente della tensione di
∆Vio
∆V
 ∆V 
SVRR = 20 log
 = 104dB
 ∆Vio 
offset in ingresso con ∆Vio, l’SVRR si può definire nel modo seguente: SVRR =
Per il 741C, SVRR = 150 µV/V. D'altra parte, per il 714C:
o, in modo equi-
valente, SVRR = 6,31 µV/V.
Ciò significa che quanto più basso è il valore di SVRR in microvolt/volt, tanto migliore sarà la prestazione dell'op-amp. Si noti che per il 741C (e per la maggior parte degli altri op-amp) SVRR viene misurata per
entrambi i valori di alimentazione, che crescono o decrescono simultaneamente, con RS ≤ 10 kΩ. Tuttavia, per
alcuni op-amp l’SVRR viene specificato separatamente come SVRR positivo per tensioni di alimentazione positive e come SVRR negativo per tensioni di alimentazione negative.
Guadagno di Tensione per Grandi Segnali (Large-Signal Voltage
Gain). Poiché l’op-amp amplifica la differenza di tensione fra i due terminali di ingresso, il guadagno di tensione dell'amplificatore viene definito da
Guadagnoditensione =
Tensionediuscita
Tensionediingressodifferenziale
ossia, A =
Vo
Vid
. Poiché
l’ampiezza del segnale di uscita è molto più grande di quella del segnale
di ingresso, il guadagno di tensione viene comunemente detto guadagno
di tensione per grandi segnali. Nelle condizioni di misura RL ≥ 2 kΩ e Vo
= ±10 V (o 20 V picco-picco), il guadagno di tensione per grandi segnali del 741C ha un valore tipico di
200.000 (vedere Fig. 5).
Escursione della Tensione di Uscita (Output Voltage Swing). L'escursione della tensione di uscita Vo max del
741C è garantita fra -13 V e +13 V per RL ≥ 2 kΩ; ossia, il 741C è in grado di fornire una forma di onda indistorta di 26 V picco-picco per segnali di ingresso in alternata. Di fatto, l’escursione della tensione di uscita in4
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dica i valori delle tensioni di saturazione positive e negative dell'op-amp. La tensione di uscita non supera mai
questi limiti per i valori di tensione di alimentazione +VCC e -VEE indicati dal costruttore.
Resistenza di Uscita (Output Resistance). La resistenza di uscita Ro è la resistenza equivalente, che può essere
misurata fra il terminale di uscita dell'amplificatore operazionale e la massa (o punto comune). È uguale a 75 Ω
per l’op-amp 741C.
Corrente di Uscíta di Cortocircuito (Output Short-Circuit Current). Nessuno vorrebbe deliberatamente cortocircuitare a massa il terminale di uscita dell'amplificatore operazionale, ma, se tale evento dovesse accidentalmente accadere, la corrente che passa nel cortocircuito sarebbe certamente assai più elevata in valore sia di IB
sia di Iio. Questo elevato valore di corrente può danneggiare l’op-amp, che non dispone di protezione dai cortocircuiti. Si ricordi, tuttavia, che la famiglia degli op-amp 741 è dotata di un circuito interno per la protezione
contro i cortocircuiti. II valore della corrente di cortocircuito è ISC = 25 mA per il 741C. Ciò significa che la
protezione interna contro i cortocircuiti viene garantita fino a valori di corrente di 25 mA.
Corrente di Alimentazione (Supply Current). La corrente di alimentazione IS è la corrente fornita dall'alimentazione all'op-amp. Nella maggioranza dei data sheet degli op-amp questo parametro non viene dato. Per il dispositivo 741C la corrente di alimentazione IS = 2,8 mA.
Assorbimento di Potenza (Power Consumption). L'assorbimento di potenza PC è la quantità di potenza assorbita dall'op-amp in condizioni di riposo (Vin = 0 V) per il suo corretto funzionamento. Ad esempio, per il 741C
tale valore è di 85 mW.
Risposta ai Transitori (Transient Response). La risposta di un qualunque circuito ad un certo ingresso è costituita da due parti: risposta ai transitori (o risposta transitoria) e risposta a regime. La risposta transitoria è la
risposta che si manifesta prima che l’uscita raggiunga un qualche valore fisso. Una volta raggiunto, questo valore si mantiene costante a tale livello al passare del tempo e viene quindi detto valore a regime. La risposta di
una rete, dopo che ha raggiunto un valore costante, è indipendente dal tempo e viene detta risposta a regime. A
differenza della risposta a regime, quella transitoria varia col tempo. II tempo di salita e la percentuale di overshoot (sovraelongazione) definiscono la risposta transitoria. La durata di tempo necessaria perché l’uscita passi
dal 10% al 90% del suo valore finale viene detta tempo di salita. L'overshoot è la massima variazione dell'uscita
rispetto al valore a regime; viene generalmente espresso in percentuale.
II circuito di test per la risposta transitoria del 741C, così come la sua risposta per Vin = 20 mV in continua, è inclusa nei data sheet. Nel caso del 741C il tempo di salita è 0,3 µs e l’overshoot è pari al 5%.
La risposta ai transitori è uno dei parametri più importanti per la selezione di un op-amp da usare in applicazioni in alternata. Infatti il tempo di salita è inversamente proporzionale alla banda passante con guadagno
unitario dell'op-amp. Ciò significa che quanto più piccolo è il valore del tempo di salita, tanto maggiore deve
essere la larghezza di banda.
Velocità di Risposta (Slew Rate). Lo slew rate (SR) viene definito come la massima velocità di variazione della tensione di uscita nell'unità di tempo e viene espresso in volt per microsecondi. In forma di equazione:
SR =
dVo
massimo[ V / µs]
dt
Lo slew rate indica quanto rapidamente l’uscita di un op-amp può variare in risposta a variazioni nella
frequenza del segnale di ingresso. II suo valore varia al variare del guadagno di tensione e viene normalmente
specificato a guadagno unitario (+1). Lo slew rate di un op-amp è costante; perciò, se la pendenza con cui dovrebbe variare l’uscita è superiore a quella garantita dallo slew rate, si ha una distorsione del segnale. Lo slew
rate è quindi uno dei fattori decisivi nella selezione degli op-amp per applicazioni in alternata, soprattutto a frequenze relativamente alte.
Ad esempio, uno degli svantaggi del dispositivo 741C consiste nel valore basso del suo slew rate (0,5
V/µs), cosa che limita il suo impiego in applicazioni a frequenza relativamente elevata, specialmente in oscillatori, comparatori e filtri. Gli op-amp più recenti LF351, µAF771 ed MC34001 che possono sostituire diretta5
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mente il 741, hanno uno slew rate di 13 V/µs. II valore dello slew rate è stato notevolmente aumentato specialmente negli op-amp che devono lavorare ad alta velocità. Ad esempio, il dispositivo LM318 ha uno slew rate di
70 V/µs.
Altri Parametri Elettrici. Sui fogli tecnici di alcuni op-amp si possono trovare i valori di altri parametri elettrici, che è utile conoscere per le loro particolari applicazioni. Fra questi parametri elettrici possiamo includere
il prodotto guadagno-banda passante, i valori medi dei coefficienti di temperatura delle tensioni e delle correnti
di offset di ingresso, la stabilità della corrente e della tensione di offset di ingresso a lungo termine, le tensioni e
le correnti equivalenti di rumore. Oltre a questi, agli integrati composti da due e quattro op-amp è applicabile
un ulteriore parametro: la separazione dei canali.
Prodotto Guadagno-banda Passante (Gain-Bandwidth Product). II prodotto guadagno-larghezza di banda
passante (GB) è la larghezza della banda passante degli op-amp quando il guadagno di tensione è 1. Sebbene
questo parametro non sia elencato fra le caratteristiche elettriche del dispositivo 741, lo si può ricavare dal grafico del guadagno di tensione ad anello aperto (open loop voltage gain) in funzione della frequenza ed è circa
eguale ad 1 MHz. Termini equivalenti per il prodotto guadagno-banda passante sono: larghezza di banda ad anello chiuso, larghezza di banda a guadagno unitario e larghezza di banda per piccoli segnali. I più recenti amplificatori operazionali, LF351 ed MC34001, presentano un prodotto guadagno-banda passante di 4 Mhz.
Valori Medi del Coefficiente di Temperatura della Tensione di Offset in Ingresso (e della Corrente) (Average Temperature Coefficient of Input Offset Voltage (and Current)). Questi parametri vengono anche detti valore medio della tensione di offset di ingresso, o della deriva di corrente. II primo indica il valor medio della
variazione della tensione di offset di ingresso per variazione unitaria della temperatura ed è espresso in µV/°C.
In modo simile, il secondo parametro è il valor medio della variazione della corrente di offset di ingresso per
variazione unitaria della temperatura e viene generalmente espresso in pA/°C. Entrambi questi parametri vengono forniti per i tipi di amplificatori operazionali di precisione usati nella strumentazione. Per esempio, per
l’op-amp di precisione 741C il valor medio del coefficiente di temperatura della tensione di offset in ingresso è
tipicamente ∆Vio /∆T = 0,5 µV/°C e il valor medio del coefficiente di temperatura della corrente di offset di ingresso ∆Iio / ∆T =12 pA/°C.
Stabilità a Lungo Termine della Tensione (e della Corrente) di Offset di Ingresso (Long-Term Input Offset
Voltage (and Current) Stability). ∆Vio /∆T è il valor medio della variazione della tensione di offset di ingresso
per unità di tempo e viene generalmente espresso in µV/settimane. È anche indicato come deriva della tensione
di offset di ingresso col tempo. In modo analogo, ∆Iio / ∆T è la variazione media della corrente di offset di ingresso per unità di tempo espresso in pA/settimane. Anche in questo caso questi parametri vengono normalmente forniti per op-amp di precisione e per strumentazione. Ad esempio, l’amplificatore operazionale di precisione 714C ha ∆Vio /∆T = 0,1 µV/settimana, tipicamente. II valore di ∆Iio / ∆T è trascurabile per il 714C e
quindi non viene indicato sul data sheet.
Tensione e Corrente Equivalenti di Rumore all'Ingresso (Equivalent Input Noise Voltage and Current). Poiché il rumore elettrico è di natura casuale, viene espresso come valore quadratico medio. Nella pratica industriale si esprime il rumore come densità di potenza. La tensione equivalente di rumore all'ingresso è quindi espressa come il quadrato di una tensione (V2/Hz) e la corrente equivalente di rumore all'ingresso come il quadrato di una corrente di rumore (A2/Hz). Ricorrendo alle curve che forniscono la tensione e la corrente di rumore all'ingresso in funzione della frequenza, riportate nei fogli tecnici, si può determinare il valore minimo della
potenza di segnale necessaria per superare il segnale di rumore e per produrre un segnale misurabile all'uscita.
Come regola generale, il rapporto segnale-rumore (signal-to-noise) deve essere almeno superiore di un fattore
10.
Separazione dei Canali (Channel Separation). Questo parametro viene specificato nei fogli tecnici dei circuiti
integrati che contengono due o quattro op-amp, come il µAF772 ed il µAF774, rispettivamente. Esso costituisce una misura dell'accoppiamento elettrico esistente fra op-amp integrati sullo stesso chip. A causa della vici6
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nanza fisica degli op-amp nei contenitori che ne ospitano due o quattro, quando un segnale viene applicato all'ingresso di uno solo di essi, un segnale può apparire anche all'uscita degli altri amplificatori operazionali. Le
ampiezze di questi segnali di uscita sono all'incirca le stesse e possono essere calcolate ricorrendo alla separazione dei canali e riferendosi ad un certo segnale in ingresso. La separazione dei canali viene anche detta accoppiamento fra amplificatori.
II dispositivo 774/348 è costituito da quattro 741 e presenta una separazione fra i canali di -120 dB. Ciò
significa che, se un segnale viene applicato ad uno degli op-amp, i segnali alle uscite degli altri op-amp non pilotati sarà almeno 120 dB (equivalenti ad un rapporto di 106) al di sotto del segnale di uscita dell'amplificatore
operazionale che viene pilotato. In tal modo, quanto maggiore è il numero disponibile di dati riguardanti le caratteristiche di un op-amp, tanto più facile diventa sceglierlo per una particolare applicazione.
Tabella di valutazione dei parametri per applicazioni in alternata e continua.
Per applicazioni in alternata, considerare:
Per applicazioni in continua, considerare:
Resistenza di ingresso
Resistenza di ingresso
Resistenza di uscita
Resistenza di uscita
Guadagno di tensione per grandi segnali
Guadagno di tensione per grandi segnali
Escursione della tensione di uscita
Escursione della tensione di uscita
Valori medi della tensione di offset di ingresso e delle Tensione e corrente di offset di ingresso
derive di corrente
Stabilità a lungo termine della tensione di offset Valori medi della tensione di offset di ingresso e delle
d’ingresso
derive di corrente
Prodotto guadagno-banda passante
Stabilità a lungo termine della tensione di offset
d’ingresso
Risposta transitoria
Slew rate
Tensione e corrente equivalenti di rumore all'ingresso
Nella Tabella viene riportato un elenco dei parametri da prendere in considerazione per applicazioni in alternata
ed in continua. In funzione dell'applicazione un progettista stabilisce le priorità fra questi parametri e quindi
sceglie un op-amp adatto alle proprie necessità.
7. Le curve delle prestazioni tipiche incluse nei fogli tecnici del dispositivo 741C sono relative ai parametri elettrici, principalmente in funzione di tre fattori:
a. Variazione della tensione di alimentazione
b. Variazione della frequenza di funzionamento.
c. Variazione della temperatura
Le curve disponibili dei parametri in funzione di ciascuno di questi fattori sono le seguenti:
Parametri dipendenti dalla tensione di alimentazione. Guadagno di tensione, escursione della tensione di uscita, campo di variazione della tensione di ingresso di modo comune, assorbimento di potenza e corrente di offset
di ingresso.
Parametri dipendenti dalla frequenza. Guadagno di tensione, resistenza di ingresso, resistenza di uscita, escursione della tensione di uscita, tensione e corrente di rumore all'ingresso e CMRR.
Parametri dipendenti dalla temperatura. Valore massimo della dissipazione di potenza, corrente di polarizzazione di ingresso, corrente di offset di ingresso, assorbimento di potenza, resistenza di ingresso, corrente di uscita di cortocircuito, risposta transitoria e prodotto guadagno-banda passante.
L'informazione, che si ricava dalle curve relative alle caratteristiche del dispositivo, può essere usata per
migliorare le prestazioni dell'amplificatore operazionale stesso.
8. Infine, nei fogli tecnici viene inclusa una raccolta di applicazioni dell'amplificatore con i relativi circuiti elettrici.
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Queste sono le applicazioni in cui il costruttore garantisce che l'op-amp funziona in modo soddisfacente.
Fra le applicazioni del dispositivo 741C possiamo elencare l'inseguitore di tensione, gli amplificatori invertenti
e non invertenti gli amplificatori limitatori, i semplici integratori, i differenziatori ed altre.
Come visto, nei fogli tecnici di un op-amp sono comprese importanti informazioni, fra cui la disposizione dei
terminali, le caratteristiche elettriche e le applicazioni.
Per ottenere i migliori risultati nell'impiego del dispositivo è quindi essenziale fare riferimento ai fogli tecnici.
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