Parametri degli amplificatori operazionali ideali e reali

Modello ideale e realtà

L'amplificatore operazionale ideale ha guadagno differenziale infinito ($A_{OL} \rightarrow \infty$), impedenza d'ingresso infinita ($R_{in} \rightarrow \infty$) e impedenza d'uscita nulla ($R_{out}=0$). Inoltre ha offset e correnti di polarizzazione nulle e banda passante infinita. Nei dispositivi reali, come μA741 e TL081, i valori sono finiti: ingresso da $10^6\,\Omega$ (BJT) a $10^{12}\,\Omega$ (FET), uscita $50-100\,\Omega$ e guadagno ad anello aperto tipico $10^5$ (100 dB) a bassa frequenza, poi decrescente.

Non idealità statiche

La tensione di offset $V_{OS}$ è la tensione differenziale d'ingresso che porta $V_{out}=0$ V; tipicamente vale $1-5$ mV. Le correnti di polarizzazione $I_B$ sono assorbite dai transistori d'ingresso: $10-500$ nA nei bipolari e pA nei FET. Esse generano cadute sulle resistenze equivalenti dei nodi d'ingresso e si compensano con nulling o con la resistenza di bilanciamento $R_3=R_1//R_f$.

Limiti dinamici e figure di merito

• Lo slew rate è la massima velocità di variazione dell'uscita: $SR=\left|\frac{dV_{out}}{dt}\right|_{max}\quad[\text{V/μs}]$; va da $0{,}5$ V/μs (741) a $1000$ V/μs (video).
• Il GBW è costante: $GBW=A_v\cdot f_{-3dB}$; con $GBW=1$ MHz e guadagno 100, la banda è 10 kHz.
• Il CMRR vale $CMRR=20\log_{10}\left(\frac{A_d}{A_c}\right)\quad[\text{dB}]$, tipicamente 70-120 dB; il PSRR è 60-100 dB.