Qual è la relazione tra guadagno e larghezza di banda di un amplificatore operazionale?
* Un guadagno più elevato comporta una larghezza di banda inferiore.
* Un guadagno inferiore si traduce in una larghezza di banda maggiore.
Questa relazione è regolata dal prodotto guadagno-larghezza di banda (GBW) , che è una costante per un dato amplificatore operazionale. Il GBW è il prodotto del guadagno ad anello aperto (AOL) e della larghezza di banda (BW):
GBW =AOL × BW
Spiegazione:
Un amplificatore operazionale ha un guadagno ad anello aperto molto elevato, tipicamente compreso tra 10^5 e 10^6. Ciò significa che anche un piccolo segnale in ingresso può produrre un output significativo. Tuttavia, questo guadagno elevato va a scapito di una larghezza di banda ridotta.
Poiché l'amplificatore operazionale viene utilizzato per amplificare i segnali, il guadagno viene spesso ridotto utilizzando il feedback per ottenere il livello di amplificazione desiderato. Questo feedback aumenta anche la larghezza di banda. Il compromesso tra guadagno e larghezza di banda è tale che il GBW rimane costante.
Esempio:
Diciamo che un amplificatore operazionale ha un GBW di 1 MHz.
* Se il guadagno ad anello aperto è 10^5, la larghezza di banda è 10 Hz.
* Se il guadagno viene ridotto a 10^4, la larghezza di banda aumenta a 100 Hz.
Implicazioni:
* Applicazioni ad alta frequenza: Per le applicazioni che richiedono una larghezza di banda elevata, è necessaria una configurazione con guadagno inferiore. Ciò significa accettare un livello di amplificazione inferiore.
* Applicazioni a bassa frequenza: Per le applicazioni in cui la larghezza di banda non è critica, è possibile una configurazione con guadagno più elevato, che consente una maggiore amplificazione del segnale.
Limitazioni:
* Il GBW non è una costante perfetta e può variare leggermente in base alla temperatura e ad altri fattori.
* La relazione tra guadagno e larghezza di banda non è sempre perfettamente lineare.
* A frequenze molto basse, la larghezza di banda può essere limitata da altri fattori come la velocità di variazione dell'amplificatore operazionale.
In conclusione, comprendere la relazione inversa tra guadagno e larghezza di banda è fondamentale quando si progettano circuiti che utilizzano amplificatori operazionali. Questa relazione aiuta a determinare la configurazione appropriata del guadagno e della larghezza di banda per ottenere le prestazioni desiderate per un'applicazione specifica.