1. Generalitati
Amplificatorul operational cu reactie negativa in curent (CFB-OA - current-feedback operational amplifier) se deosebeste fundamental de amplificatorul operational de tensiune. CFB-OA este destinat sa functioneze in bucla inchisa, fiind in esenta un amplificator transimpedanta. Fata de AO poate oferi utilizatorului atat o amplificare ridicata, cat si o banda de frecvente extrem de larga. Simbolul si modelul ideal al acestui tip de operational este prezentat in figura 3.55.
CFB-OA este prevazut cu doua intrari si o iesire. Intrarea neinversoare (+) prezinta o impedanta de intrare ridica ta fiind potrivita atacului in tensiune. Intrarea inversoare (−) prezinta o impedanta de valoare mica, fiind adecvata atacului in curent. Potentialele celor doua intrari sunt aproximativ egale, operationalul prezentand intre intrari un etaj repetor de tensiune. Marimea amplificata de operational este curentul bornei inversoare, CFB-OA prezentandu-se ca o sursa de tensiune comandata in curent.
Arhitectura interna tipica a acestui circuit este prezentata in figura 3.56 [TOU90]. Structura CFB-OA permite obtinerea unor performante deosebite in ceea ce priveste raspunsul in frecventa si in timp.
Arhitectura interna releva
modul in care tensiunea aplicata bornei neinversoare este transferata la borna
inversoare. Functie de polaritatea acesteia, tensiunea 
este preluata fie de
etajul repetor pe emitor cu tranzistorul T1
(polaritate pozitiva), fie cu repetorul pe emitor cu tranzistorul T2 (polaritate negativa).
Apoi, semnalul este repetat suplimentar, cu etaje repetoare cu tranzistoare
bipolare de tip opus celor din primele repetoare (obtinandu-se astfel o
succesiune npn-pnp sau pnp-npn), in scopul obtinerii unor tensiuni
de decalaj cat mai mici.
Figura 3.55.
Simbolul (a) si modelul ideal (b) al CFB-OA
Figura 3.56. Arhitectura interna tipica a CFB-OA
Curentul bornei inversoare este transmis prin oglinzile A si B pe impedanta formata din impedanta de iesire din oglinzile A si B in paralel cu impedanta capacitorului CZ. Tensiunea astfel obtinuta este repetata la iesire printr-un bloc repetor de tipul celui de la intrare.
Parametrii ce caracterizeaza functionarea CFB-OA sunt prezentati in continuare.
· Impedanta de transfer de joasa frecventa, ZT0, are valori tipice cuprinse intre 700 kΩ si 20 MΩ.
· Domeniul tensiunilor de intrare pe borna neinversoare este dictat de ramanerea in regim activ normal a tranzistoarelor surselor de curent IQ (vezi figura 3.56).
·
Impedanta de intrare pe borna neinversoare, 
, are valori tipice cuprinse intre 150 kΩ si 10 MΩ.
·
Curentul de intrare pe borna neinversoare, 
, are valori tipice cuprinse intre 10 nA si 100 nA, functie
de tehnologia in care este
implementat CFB-OA.
·
Deriva termica a curentului de intrare are valori tipice cuprinse
intre 10pA/oC si 0.5nA/oC, functie de tehnologia in care este implementat CFB-OA.
·
Impedanta de intrare pe borna inversoare, 
, are valori tipice intre 3 Ω si 30 Ω.
· Impedanta de iesire, Z0, are valori cuprinse intre 0,75 Ω si 1000 Ω.
· Factorul de rejectie al surselor de alimentare, definit in acelasi mod ca la amplificatorul operational, are valori tipice cuprinse intre 20 µV/V si 50 µV/V.
· Raspunsul in frecventa al CFB-OA la semnal mic
Amplificarea transimpedanta in bucla deschisa si cu iesirea in gol poate fi exprimata cu o foarte buna aproximatie prin relatia:
(3.150)
in care f1 reprezinta frecventa limita de sus a transimpedantei
(3.151)
cu g0A si g0B conductantele de iesire ale oglinzilor de curent A si B.
Valorile tipice ale frecventei limita de sus f1 sunt in jurul sutelor de kHz, deci mult mai mari decat cele corespunzatoare AO tipice. Prin aplicarea reactiei negative, valoarea frecventei limita superioare creste foarte mult.
Pentru a evalua modul in care
reactia negativa influenteaza performantele circuitului se considera schema
echivalenta principiala de semnal mic a CFB-OA in bucla inchisa, prezentata in
figura 3.57. Capacitatea CZ
incorporeaza si
capacitatile de iesire ale oglinzilor A si B si capacitatea de
intrare in blocul repetor de la iesire. Aplicand succesiv teorema potentialelor
nodurilor nodului de intrare si teorema lui Kirchhoff ochiului de intrare se
obtine:
(3.152)
Tensiunea de iesire a circuitului este:
(3.153)
Inlocuind expresia curentului iINV obtinuta din relatia (3.153) in expresia (3.152) se obtine urmatoarea expresie pentru tensiunea de iesire:
(3.154)
unde
(3.155)
Figura 3.57. Schema
echivalenta de semnal mic corespunzatoare functionarii in bucla inchisa
a CFB-OA
Relatiile (3.155) releva
faptul ca daca impedanta este foarte mica,
frecventa limita superioara in
bucla inchisa este independenta
de valoarea castigului de palier in
bucla inchisa, putandu-se
obtine atat castig ridicat in
bucla inchisa cat si banda
foarte larga. Valorile tipice ce se pot obtine pentru f1r sunt
cuprinse intre 50 MHz si
200 MHz. Daca impedanta de intrare in borna inversoare se apropie de ordinul
zecilor de ohmi, atunci exista o dependenta usoara intre castigul in bucla inchisa si f1r [PAL99].
· Viteza de variatie a tensiunii de iesire, SR, se defineste la fel ca pentru amplificatoarele operationale:
(3.156)
Pentru configuratia neinversoare (obtinuta pentru 
)
expresia curentului iINV (t = 0)
este:
(3.157)
si deci
(3.158)
Pentru configuratia inversoare (obtinuta pentru 
) expresia
curentului la borna inversoare iINV (t = 0)
este:
(3.159)
si deci
(3.160)
Relatiile de mai sus indica faptul ca operationalele CFB-OA prezinta o viteza de variatie a tensiunii de iesire foarte mare. Valorile tipice sunt cuprinse intre 500 V/μs si 5000 V/μs.
· Timpul de raspuns
Presupunem ca aplicam configuratiei inversoare un semnal treapta de tensiune de amplitudine mica (astfel incat operationalul sa functioneze in conditii de semnal mic). Tensiunea de iesire va fi:
(3.161)
Aplicand transformata Laplace inversa se obtine raspunsul in timp al CFB-OA:
(3.162)
In consecinta timpul de raspuns al acestui operational este:
(3.163)
Valorile tipice ale timpului de raspuns sunt cuprinse intre 2 ns si 10 ns. Din relatia (3.162) se observa ca, pentru CFB-OA, viteza de raspuns a tensiunii de iesire in conditii de semnal mic este egala cu viteza de raspuns a tensiunii de iesire in conditii de semnal mare, adica cu SR :
(3.164)
