Impedenza di ingresso

10.5 Impedenza

L’impedenza di ingresso di un VFA e CFA differisce notevolmente perché le loro configurazioni circuitali sono molto diverse. Il circuito di ingresso VFA è una coppia a coda lunga e questa configurazione offre i vantaggi che entrambe le impedenze di ingresso corrispondono. Inoltre, il segnale di ingresso guarda in un circuito emettitore-follower che ha un’elevata impedenza di ingresso. L’impedenza di ingresso emettitore-follower è β (re + RE), dove RE è un resistore emettitore discreto. A basse correnti di ingresso, RE è molto alta e l’impedenza di ingresso è molto alta. Se è richiesta una maggiore impedenza di ingresso, l’op amp utilizza un circuito di Darlington che ha un’impedenza di ingresso di β2 (re + RE).

Finora, l’ipotesi implicita è che il VFA sia realizzato con un processo a semiconduttore bipolare. Le applicazioni che richiedono impedenze di ingresso molto elevate spesso utilizzano un processo FET. Entrambi i processi BIFET e CMOS offrono un’impedenza di ingresso molto elevata in qualsiasi configurazione di coppia a coda lunga. È facile ottenere impedenze di ingresso abbinate e alte agli ingressi dell’amplificatore. Non confondere l’impedenza di ingresso corrispondente ai cavi dell’amplificatore operazionale con l’impedenza di ingresso del circuito complessivo. L’impedenza di ingresso che guarda nell’ingresso invertente è RG e l’impedenza che guarda nell’ingresso non invertente è l’impedenza di ingresso dell’amplificatore operazionale. Mentre queste sono due impedenze diverse, sono non corrispondenti a causa del circuito non l’amplificatore operazionale.

Il CFA ha una struttura di ingresso radicalmente diversa che causa impedenze di ingresso non corrispondenti. Il cavo di ingresso non invertente del CFA è l’ingresso di un buffer che ha un’impedenza di ingresso molto elevata. Il cavo di ingresso invertente è l’uscita di un buffer che ha un’impedenza molto bassa. Non vi è alcuna possibilità che queste due impedenze di ingresso possano essere abbinate.

Ancora una volta, a causa del circuito, l’impedenza di ingresso del circuito invertente è RG. Una volta che il guadagno del circuito è fisso, l’unico modo per aumentare RG è quello di aumentare RF. Ma la RF è determinata da un compromesso tra stabilità e larghezza di banda. I requisiti di guadagno e larghezza di banda del circuito fissano la RF, quindi non c’è spazio per regolare ulteriormente la RF per aumentare la resistenza di RG. Se la scheda tecnica del produttore dice che RF = 100 Ω quando il guadagno ad anello chiuso è 2, allora RG = 100 o 50 Ω a seconda della configurazione del circuito. Questo imposta l’impedenza di ingresso del circuito a 100 Ω. Questa analisi non è del tutto accurata perché RB aggiunge all’impedenza di ingresso, ma questa aggiunta è molto piccola e dipende dai parametri IC. I circuiti op amp CFA sono solitamente limitati alle applicazioni di tensione non invertente, ma servono molto bene nelle applicazioni di inversione che sono guidate dalla corrente.

Il CFA è limitato al processo bipolare perché questo processo offre la massima velocità. L’opzione di cambiare processo a BIFET o CMOS per ottenere una maggiore impedenza di ingresso non è attraente oggi. Anche se questo sembra un fattore limitante, non è perché i CFA sono spesso usati in bassa impedenza dove gli ingressi sono terminati in 50 o 75 Ω. Inoltre, la maggior parte delle applicazioni ad altissima velocità richiedono basse impedenze.

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