[DemetrioB]

Buonasera a tutto il gruppo,
dispongo di svariati amplificatori operazionali tipo OPA1013.
E' un tipo di amplificatore ad alimentazione singola.
Che gli amplificatori operazionali Single Power Supply non consentano l'amplificazione delle semionda negativa dei segnali in ingresso mi è chiaro ( bisognerebbe modificare il circuito standard aggiungendo alcuni resistori e condensatori per innalzare il segnale al di sopra dello zero).
Però vi chiedo: se volessi creare un preamplificatore microfonico utilizzante una normale capsula electret ci sarebbe comunque distorsione quando il segnale in ingresso è vicino allo zero?

Questo tipo di capsula ha il polo freddo collegato direttamente a massa, quindi il segnale generato (alternato, sinusoidale,ecc.) dovrebbe comunque essere sopra lo zero, quindi mai negativo, l' OPA1013 inserito in un circuito classico come il seguente, dovrebbe amplificarlo normalmente senza alcun problema di distorsione, E' così o sbaglio qualcosa?

Grazie

[zioelp]

Lo schema è valido, ma il ragionamento sulle prestazioni attese non considera che l'OPA1013 non è adatto ad applicazioni audio.
E' un op-amp concepito e ottimizzato per trattare segnali accoppiati in continua, o comunque a variazione molto lenta.
In campo audio non è richiesto l'accoppiamento in continua, poiché l'informazione è contenuta nelle variazioni del segnale, non nel livello statico assunto a riposo.
Il condensatore C1 ha proprio lo scopo di trasferire le variazioni, legate ai suoni captati, escludendo il livello statico di riposo, che a questo punto può essere metà dell'alimentazione, come accade in genere, o anche un valore diverso, purché non troppo vicino ai limiti VCC e GND.
L'esigenza di non avvicinarsi troppo a VCC e GND è ovvia: se mi trovassi a 10 mV da VCC, e il microfono captasse un suono che dovrei manifestare con un incremento di 20 mV in uscita, non avrei spazio di manovra per agire in modo corretto.
Un op-amp teorico dovrebbe manifestare in uscita un livello legato alla sola differenza fra i livelli degli ingressi - e +, senza reagire ad altri parametri quali la tensione d'alimentazione, e soprattutto il livello degli ingressi misurato nei confronti della massa.
In pratica, ponendo l'ingresso - a 3 volt rispetto a massa, e il + a 3 volt rispetto a massa, in uscita dovrei avere zero, perché la differenza fra i due è zero, anche se rispetto a massa ci sono 3 volt.
Domanda: e se uno dei due ingressi venisse "spostato" di mezzo millivolt nei confronti dell'altro? Che cosa dovremmo avere in uscita?
In teoria un livello infinito, perché un op-amp teorico ha guadagno infinito.
Ovviamente, nella realtà, un op-amp non può mostrare davvero in uscita un livello infinito, anche perché incontra un limite proprio nei valori di VCC e GND applicati dall'esterno.
Ora, posto che in uscita non possiamo avere "infinito", ma al massimo VCC o GND, resta da valutare dopo quanto tempo l'uscita arriva al limite come risposta al fatto che in ingresso la differenza non è più zero.
In teoria la risposta dovrebbe essere immediata, cioè a tempo zero, ma anche qui, come in tutte le cose di questo mondo, la realtà dei fatti è ben diversa, e soprattutto deve scendere a compromessi.
In breve, per non avere costi di produzione eccessivi, dobbiamo scegliere se essere precisi o essere veloci, e l'OPA1013 ha scelto di essere molto preciso e quindi molto lento.
Il classico LM358 che compare nello schema non è molto preciso, ma è abbastanza veloce da seguire un segnale audio anche quando le variazioni compaiono alla frequenza di 20 kHz, assunta come limite superiore di udibilità dell'orecchio umano.
Tieni presente che la velocità non è altro che il rapporto fra lo spazio e il tempo, e qui lo spazio è riconducibile alla distanza fra i diversi livelli di tensione da presentare in uscita.
Se all'op-amp aggiungi elementi esterni per configurare il guadagno a 1, vedi che alla differenza di un millivolt fra gli ingressi + e - corrisponde la variazione di un millivolt in uscita.
Se invece imposti l'op-amp per un guadagno 100, ti aspetti che l'uscita cambi di 100 mV.
Anche col solo intuito, è facile concludere che nel primo caso l'uscita deve cambiare di un mV nello stesso tempo in cui cambia di un mV la differenza tra gli ingressi, mentre nel secondo, sempre nello stesso tempo, la variazione dev'essere 100 volte più rapida.
L'OPA1013 non è costruito per mostrare variazioni rapide, e quindi potrebbe trovarsi nella situazione di dover "muovere" l'uscita verso una destinazione non raggiungibile nell'intervallo di tempo richiesto per seguire con esattezza la forma del segnale in ingresso.
Morale della favola: se l'uscita non segue esattamente la forma del segnale in ingresso, ecco apparire quella che tu chiami, giustamente, distorsione.

[DemetrioB]

Grazie infinite, sei stato davvero chiaro ed esaustivo !

[mars]

Più che altro: da cosa deriva l'affermazione che si tratta di un"amplificatore ad alimentazione singola"?
Basta guardare il foglio dati per rilevare che si tratta si di un opamp progettato per alimentazione singola, ma che, ovviamente, funziona anche con alimentazione duale.
Tanto che il foglio dati ne specifica l'ampiezza massima .

[schottky]

L'ultima osservazione di mars sulla dizione "single supply" è correttissima e va messa in evidenza, più precisamente "NON ESISTONO OP AMP SINGLE O DUAL SUPPLY" esistono solo amplificatori operazionali che possono operare correttamente con ingressi/uscite più o meno prossime alla tensione di alimentazione positiva/negativa.
L'asserzione che l'OPA1013

non consenta l'amplificazione delle semionda negativa

è una enorme baggianata.