AMPLIFICATORE OPERAZIONALE L`Amplificatore Operazionale
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AMPLIFICATORE OPERAZIONALE L’Amplificatore Operazionale (Operational Amplifier - OP) è un dipositivo elettronico che si comporta come un generatore di tensione controllsto in tensione CONFIGURAZIONE DEI PIN SIMBOLO CIRCUITALE 7 BILANCIAMENTO ING. INVERTENTE ING. NON INVERT. V- 1 2 3 4 8 7 6 5 2 SCOLLEGATO ING. INVERTENTE V+ 3 USCITA BILANCIAMENTO ING. NON INVERT. V+ _ 6 + 4 -1 V 5 AZZERAMENTO OFFSET LE ALIMENTAZIONI VENGONO SPESSO OMESSE NEGLI SCHEMI CIRCUITALI, MA L’OP DEVE SEMPRE ESSERE ALIMENTATO USCITA MODELLO CIRCUITALE v1 vd v2 Ri A·vd Ro Generatore di tensione controllato in tensione vo vd = v2 −v1 vo = A ⋅ vd = A ⋅ (v2 −v1 ) A: guadagno di tensione ad anello aperto valori tipici A 105÷108 Ri 106÷1013 Ω 10÷100 Ω Ro 5 ÷24 V tensione di Vcc alimentazione vo Vcc saturazione positiva vd saturazione negativa -Vcc AMPLIFICATORE OPERAZIONALE IDEALE i1 = 0 v1 i2 = 0 _ i1 = 0 vd + vo v2 = v1 A=∞ i2 = 0 Ri = ∞ ⇒ vd = v2 − v1 = 0 R = 0 o v2 = v1 NELLA MAGGIOR PARTE DELLE APPLICAZIONI SI CONSIDERANO OP IDEALI NELLA REGIONE LINEARE DI FUNZIONAMENTO NULLORE i∞ i0 v0 0 ∞ v∞ v0 = 0 i0 = 0 v∞ qualsiasi i∞ qualsiasi INSEGUITORE DI TENSIONE Un generatore di tensione è collegato al morsetto non invertente dell'operazionale, mentre il morsetto invertente è collegato direttamente all'uscita. Determinare la tensione in uscita vo vo vs Ri ed Ro sono in serie. Quindi la corrente i vale: i vd vs Ri A·vd i= Ro vs − A ⋅ vd vs − A ⋅ Ri ⋅ i = Ri + Ro Ri + Ro per l'equilibrio delle tensioni alla maglia 1: 1 vo vo = Ro ⋅ i + A ⋅ vd = Ro ⋅ i + A ⋅ Ri ⋅ i = (Ro + A ⋅ Ri ) ⋅ i da cui, sostituendo: vo vs A ⋅ Ri vo = − ⋅ ⇒ Ro + A ⋅ Ri Ri + Ro Ri + Ro Ro + A ⋅ Ri vo Ri + Ro + A ⋅ Ri vs ⋅ = ⇒ Ro + A ⋅ Ri Ri + Ro Ri + Ro vo = Ro + A ⋅ Ri ⋅ vs ≈ vs Ri + Ro + A ⋅ Ri INSEGUITORE CON CARICO i- = 0 vs in io iL vo RL Determinare il valore della corrente iL che attraversa il carico RL I due morsetti in ingresso all'operazionale hanno lo stesso potenziale. Il corto circuito riporta lo stesso potenziale al morsetto di uscita, quindi vo = vs . LA TENSIONE IN USCITA NON DIPENDE DAL CARICO Per il calcolo della corrente: vo vs iL = = RL RL AMPLIFICATORE INVERTENTE i1 R1 R2 i2 1 vs Determinare il valore della tensione vo 2 in io vo i1 = −i2 RL ma, per l'idealità dell'operazionale: da cui: vs v =− o R1 R2 e infine: vo = − equilibrio al nodo 1 i1 = v s − v− R1 equazione del componente R1 i2 = vo − v− R2 equazione del componente R2 v1 = v− = v+ = 0 R2 ⋅ vs R1 Questa configurazione di operazionale amplifica l'ingresso in ragione del rapporto R1/R2 e ne inverte il segno. vs t vo AMPLIFICATORE NON INVERTENTE i1 R1 R2 i2 vs in io Determinare il valore della tensione vo vo RL i1 = −i2 equilibrio al nodo 1 v− i1 = − R1 equazione del componente R1 i2 = ma, per l'idealità dell'operazionale: da cui: − vs v −v =− o s R1 R2 e infine: vo − v− R2 equazione del componente R2 v− = v+ = v s R vo = 1 + 2 ⋅ vs R1 t Questa configurazione di operazionale amplifica l'ingresso della quantità 1+R2/R1 e non inverte il segno. vs vo AMPLIFICATORE SOMMATORE i3 R3 i2 R2 v3 i1 R1 v2 v1 Determinare il valore della tensione vo Ro i in io vo RL i + i1 + i2 + i3 = 0 v v v v − o − 1 − 2 − 3 =0 Ro R1 R2 R3 da cui, riordinando v1 v2 v3 vo = − Ro + + R1 R2 R3 L'uscita è proporzionale alla somma pesata delle tensioni. Se R1 = R2 = R3 = R : vo = − Ro (v1 + v2 + v3 ) R Cioè l'uscita è proporzionale alla somma delle tensioni AMPLIFICATORE DIFFERENZIALE Determinare il valore della tensione vo 1 R2 R1 R1 v2 v1 R2 v+ = v1 ⋅ vo RL R2 = v− partitore di tensione R1 + R2 v2 − v− vo − v− v2 vo R1 + R2 + = + − ⋅ v− = 0 equilibrio al nodo 1 R1 R2 R1 R2 R1 ⋅ R2 sostituendo: R2 v2 vo R1 + R2 R2 + − ⋅ v1 ⋅ = 0 ⇒ vo = ⋅ (v1 − v2 ) R1 R1 R2 R1 ⋅ R2 R1 + R2 Cioè l'uscita è proporzionale alla differenza tra le tensioni AMPLIFICATORI ADINAMICI -TABELLA RIASSUNTIVA inseguitore di tensione vo = vs amplificatore invertente R2 vo = − ⋅ vs R1 R2 amplificatore non invertente R2 R1 vs vs RL vo amplificatore sommatore R3 v3 vo v1 v2 v3 vo = − Ro + + R1 R2 R3 R2 RL R1 v1 vo RL v2 vo vo = RL R2 ⋅ (v1 − v2 ) R1 R2 R1 R1 v2 vs amplificatore differenziale Ro R vo = 1 + 2 ⋅ vs R1 R1 v1 R2 vo RL
