Capisco che, per un opamp ideale, Vo è limitato da Vee e Vcc (ovvero; Vee <Vo <Vcc).
Ma per quanto riguarda la gamma di tensione in ingresso? Qual è la gamma di tensione di ingresso consentita in cui opamp funziona normalmente? Possiamo applicare tensioni Vn e Vi che sono inferiori a Vee o superiori a Vcc? Per gli opamp a singola alimentazione, possiamo applicare tensioni di ingresso negative?
Essendo opamp ideale, pratico, rail to rail cambia la risposta a questa domanda?
Risposte:
Nel normale funzionamento, V + e V- sono uguali. Se sono diversi, l'amplificatore operazionale viene utilizzato come comparatore.
Una specifica importante nella scelta di un amplificatore operazionale è la gamma di "tensione di modo comune in ingresso". Le tensioni sugli ingressi devono rientrare in questo intervallo per il corretto funzionamento.
Alcuni amplificatori operazionali sono "RRIO" o input / output rail-to-rail. Come puoi immaginare, questo significa che l'intervallo della modalità comune di input va dalla guida Vee alla guida Vcc.
Alcuni amplificatori operazionali che includono solo il binario Vee nella gamma di modo comune sono denominati amplificatori operazionali a "alimentazione singola".
Ecco le specifiche nel foglio dati LM324:
È importante notare che alcuni amplificatori operazionali possono comportarsi in modo molto strano se una delle due tensioni di ingresso si avvicina troppo ai binari di alimentazione. Se un amplificatore operazionale ha un intervallo di tensione di modo comune che si estende fino a 0,5 volt, ad esempio, ciò implicherebbe chiaramente che se entrambi gli ingressi sono inferiori a 0,5 volt, l'amplificatore operazionale potrebbe non essere in grado di distinguere quale sia maggiore. Su alcuni di questi amplificatori operazionali, tuttavia, un input che scende al di sotto di 0,5 volt potrebbe essere considerato più alto dell'altro input, anche se l'altro input è ben al di sopra di 0,5 volt.
(1) Quello che hanno detto tutti.
(2) Notare che alcuni opamp possono oscillare leggermente oltre le rotaie di alimentazione - questo si ottiene generando tensioni all'interno dell'opamp che gli conferiscono una tensione di funzionamento reale più ampia di quella fornita.
(3) Notare che l'intervallo di modo comune è la tensione consentita entro la quale l'ingresso eitherm DEVE trovarsi. Non è la differenza tra loro. Se uno dei due non rientra nell'intervallo, non è garantito che funzioni.
L'intervallo della tensione di ingresso può variare, ma deve essere compreso tra le tensioni di alimentazione (è possibile vedere alcune che possono andare ad es. 0,3 V sopra / sotto), quindi se l'alimentazione singola non è consentita alcuna tensione negativa.
Dipende da come è impostato lo stadio di ingresso differenziale, alcuni opamp usano una coppia di ingresso complementare (canale P e canale N in parallelo) per ottenere un ingresso rail-to-rail, ciascuna coppia copre parte della gamma.
Generalmente ci saranno informazioni sull'intervallo di input della modalità comune nei fogli dati, ecco un esempio di un opamp senza intervallo di input rail to rail (le specifiche sono per +/- 5 V):
La specifica che stai cercando si chiama "input common mode range", ed è quasi sempre limitata alle guide di alimentazione. Su molti opamp, è limitato a un po 'meno in una o entrambe le direzioni.
Puoi prendere un normale opamp e crearne uno con un ampio intervallo di tensione di ingresso che superi i limiti di alimentazione mettendo un divisore di resistenza davanti a ciascun ingresso. Anche la tensione di offset dell'ingresso viene moltiplicata per lo stesso valore e ridurrà il rifiuto della modalità comune nella misura in cui i divisori non sono esattamente abbinati.
Se il segnale di ingresso è CA, è possibile ottenere un intervallo di modalità comune di ingresso molto ampio accoppiando il trasformatore.
Si noti che in un inverter l'ingresso al resistore collegato all'ingresso invertente può essere facilmente molto più grande del limite dell'amplificatore operazionale. La funzione di circuito generale può spesso mantenere l'ingresso di inversione nel raggio d'azione.