Un minimo di elettronica

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
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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
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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
+
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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
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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
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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.
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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
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Z1 Z3
=
Z2 Z4
Ponti di misura - Impiego
Z1 Z3
=
Z2 Z4
Z2
Z4
Va
Z1
Z3
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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.