Un minimo di elettronica
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Un minimo di elettronica L’operazionale Un paio di esempi reali Circuiti base amplificatore invertente, non-invertente, integratore, differenziale, sommatore, comparatore, conv I2V Effetto Miller Ponti di misura L’amplificatore operazionale V+ + Y V- - Y = K (V+ - V-) Il guadagno K dell’amplificatore tende all’infinito La banda passante dell’amplificatore è infinita La corrente assorbita dagli ingressi è nulla La resistenza di uscita è nulla Scuola CIRA 2002, G.U - 2 Primo impiego in Vrif V+ + V- - Essendo K infinito, piccolissime differenze degli ingressi mandano l’uscita ai valori massimi. Abbiamo un comparatore a uscita digitale out v Vrif t in out Scuola CIRA 2002, G.U - 3 Schema di base Z2 Vin V- - Z1 I=0 Vout + Poiché il sistema è a controreazione e K è infinito, il valore di V- tende a zero Poiché l’impedenza di ingresso è infinita, la corrente I è nulla quindi le correnti in Z1 e in Z2 sono opposte Il risultato è una sorta di leva con bracci lunghi Z1 e Z2 Vin I1 Z1 V=0 Scuola CIRA 2002, G.U - 4 Z2 Vout I2 Vout = - (Z2/Z1) Vin da cui… Z1 =R1, Z2 = R2 : amplificatore di guadagno - R2/R1 Z1=R, Z2=1/sC : integratore con guadagno - 1/(RC) Z2 Vin - Z1 I=0 + Scuola CIRA 2002, G.U - 5 Vout Ovviamente i componenti devono tener conto dei limiti dell’integrato. I valori tipici delle Resistenze sono da 1KΩ a 1MΩ Convertitore I2V R2 Iin V- I=0 + Vout Poiché Vin/R1 non fa altro che iniettare una corrente prop a Vin, possiamo direttamente iniettarla dall’esterno e abbiamo un convertitore corrente Æ tensione Vout = - Iin/R2 Ma non pensate di poter mandare una corrente di 10A, normalmente sono pochi mA Scuola CIRA 2002, G.U - 6 Amplificatore differenziale R2 V2 - R1 I=0 R1 + R2 V1 VVout Poiché Y = K (V+ - V-) stavolta il fulcro della leva non è zero, ma V2 * R2/(R1+R2) = V+ V1 − V + Vu − V + − = R1 R2 R2 + ⎛ R1 + R2 ⎞ +V ⎜ Vu = −V1 ⎟ R1 R ⎝ ⎠ 1 R2 sostituendo Vu = (V2 − V1 ) R1 Scuola CIRA 2002, G.U - 7 Effetto Miller Se K è finito, V- Z2 Vi V- - Z1 I=0 + Vu = Vu/K Per Z1=R e Z2=1/sC, si ha quindi Vu = KVi 1 = KVi 1 + sRC ( K − 1) 1 + sRC ( K − 1) Ovvero è come se davanti all’amplificatore ci fosse un circuito RC con un condensatore circa K volte quello effettivo. Scuola CIRA 2002, G.U - 8 Ponti di misura Sono semplici circuiti che consentono il confronto di componenti La tensione ai capi dello strumento è data da Z2 Z4 Va Z1 Z3 ⎡ Z1 Z3 ⎤ − Vs = Va ⎢ ⎥ + + Z Z Z Z 2 3 4⎦ ⎣ 1 Si usa per confrontare i valori relativi dei componenti Spesso si usa l’idea che è facile verificare un valore nullo di tensione Per annullarla occorre che Scuola CIRA 2002, G.U - 9 Z1 Z3 = Z2 Z4 Ponti di misura - Impiego Z1 Z3 = Z2 Z4 Z2 Z4 Va Z1 Z3 Scuola CIRA 2002, G.U - 10 Generalmente una delle Z (es. Z2) è un potenziometro di precisione Z1 è una resistenza nota Z3 un’impedenza nota Z4 un’impedenza da misurare Z3Z 2 Z4 = Z1 Può essere utilizzato per misurare Resistenze, Induttanze, Capacità Il generatore può essere in c.c. o c.a.
