Esperienza sull`amplificatore operazionale

CORSO DI LABORATORIO DI ELETTROMAGNETISMO
A.A. 2002-2003
ESPERIENZA:
CONTROREAZIONE
E AMPLIFICATORI OPERAZIONALI
Per questa esperienza si montano i componenti elettronici su una basetta a contatti elastici.
Le connessioni interne della basetta sono evidenziate nella figura sotto:
Figura 1: La basetta con contatti elastici per realizzazione veloce di prototipi. In blu sono
evidenziate le connessioni interne pre-cablate nella basetta. Le altre connessioni verranno effettuate
inserendo componenti e spezzoni di doppino telefonico (vedi fig.2,3,4).
Le boccole Va , Vb e Massa verranno utilizzate per fornire due tensioni simmetriche di
alimentazione all’ amplificatore operazionale e verranno connesse rispettivamente al polo positivo
(+15 V), a quello negativo (-15V) e al comune (COM) dell’ alimentatore duale. La presa BNC verrà
connessa al generatore di funzioni e, con una T BNC, all’ ingresso A dell’ oscilloscopio, in modo da
poter fornire il segnale d’ ingresso al circuito e osservarlo sull’ oscilloscopio misurandone
frequenza e ampiezza.
PARTE 1: anello aperto e partitore
Si monterà l’ amplificatore operazionale a cavallo tra le due sezioni inferiori della basetta come
illustrato in fig.2, e si eseguiranno le connessioni di alimentazione, di ingresso e di uscita all’
amplificatore operazionale LF411, connettendo anche le resistenze del partitore come illustrato
nello schema elettrico e in quello pratico di fig.2. Si usino R1=100 kW, R2= 4.7 kW .
Figura 2: Montaggio dei componenti sulla basetta per misurare il guadagno ad anello aperto dell’ amplificatore
operazionale e per realizzare un partitore di tensione resistivo.
Applicando all’ ingresso (sul BNC) un segnale alternato sinusoidale (ampiezza dell’ ordine di 50
mV), si osserverà il segnale in uscita dall’ operazionale (punto Vout dello schema elettrico)
collegandolo all’ ingresso B dell’ oscilloscopio grazie al cavetto con coccodrilli (coccodrillo rosso
su Vout, coccodrillo nero a massa). Che forma ha il segnale in uscita ? Che ampiezza picco-picco ?
Perchè ? Qual’e’ il guadagno ad anello aperto dell’ amplificatore operazionale ? Osservando il
segnale partito tra R1 e R2 (collegando il coccodrillo rosso al punto Vpar dello schema elettrico), si
valuti quanto e’ l’ attenuazione del partitore A = Vpar/Vout .
PARTE II: anello chiuso con controreazione negativa:
Si chiuda adesso l’ anello di controreazione scollegando l’ ingresso – dell’ operazionale (piedino 2)
da massa e collegandolo al punto Vpar dello schema elettrico di fig.3:
Fig.3: Connessioni dell’ amplificatore invertente.
Si misuri con l’oscilloscopio l’ ampiezza e la forma del segnale in uscita (punto Vout). Quanto è il
guadagno dell’ amplificatore G=Vout/Vin ? Come si confronta con l’ attenuazione A del partitore ?
PARTE III: Integratore
Si realizzi ora l’ integratore illustrato in fig.4, utilizzando una R1 di 10 MW ed una R2 di 10kW, e
aggiungendo un condensatore da 1 mF in parallelo a R1.
Si osservi ora il segnale di uscita, Vout , sia per ingresso sinusoidale che per ingresso a onda quadra.
Il circuito integra correttamente ? (cioè e’ Vout = k Ú Vin dt ?). In che intervallo di frequenza funziona
bene il circuito ? Perchè? Quanto vale k ? Usando un segnale di ingresso Vin sinusoidale si
misurino il guadagno G = Vout/Vin e lo sfasamento in funzione della frequenza e si costruiscano le
due tabelle ed i due grafici corrispondenti. Si valuti la frequenza di taglio del circuito. Si provi a
rimuovere R1. Che succede ? Perchè ?