Integratore
Il circuito sopra raffigurato è quello tipico di un integratore elettronico. Sono stati
utilizzati un amplificatore in configurazione invertente, due resistenze, un condensatore,
il tutto collegato a un generatore d’onda quadra e sinusoidale. Nel circuito possiamo
notare la presenza del condensatore C il quale riporta indietro parte della tensione di
uscita. In pratica il circuito funziona nel seguente modo. Partendo dall'istante iniziale in
cui il condensatore è scarico, applichiamo in ingresso una certa tensione Vi che
ritroviamo in uscita sfasata e amplificata; poiché il morsetto invertente si trova a massa
virtuale, cioè non assorbe corrente e la sua tensione rispetto a massa è zero, il
condensatore C si carica seguendo la Vu, che è sfasata di 180° rispetto alla Vi, proprio per
il fatto che la corrente percorre sia la resistenza R che il condensatore C, poiché il
morsetto invertente è a massa virtuale e non assorbe corrente. Il tempo i cui il
condensatore si carica è RC, cioè raggiunge la carica a piena tensione nel tempo “tau”,
sempre che il segnale vi si mantenga costante fino a farlo caricare. Tuttavia per il corretto
funzionamento del circuito, occorre fare in modo che il condensatore non si carichi mai,
cioè il segnale in ingresso deve avere un periodo più piccolo di tau, altrimenti, uno volta
carico, il condensatore si comporta come un circuito aperto, che non assorbe corrente,
quindi ha impedenza infinita, e il guadagno dell'amplificatore operazionale sarebbe al
massimo, perché viene meno la reazione negativa del condensatore, e quindi
l'amplificatore va in saturazione smettendo di funzionare da integratore.
Il circuito si comporta da amplificatore invertente, con limitazione di guadagno, alle
basse frequenze e da integratore alle altre frequenze. Per delimitare, rispetto alla
frequenza, i due tipi di funzionamento, si introduce la frequenza di taglio.
Tramite grafici, in particolare con il diagramma di Bode, è possibile notare come la
risposta del circuito, all’aumentare della frequenza, passa da quella di un amplificatore
invertente a quella di un integratore. Sempre questo diagramma, ci mostra la presenza di
2 poli creati dal condensatore. Il passaggio amplificatore - integratore è, ovviamente,
graduale. Nell’intorno della frequenza di taglio si ha la transizione tra i due tipi di
risposta. Commettendo un errore trascurabile, si può affermare che:
Al di sotto di 0,1 ft il circuito si comporta da amplificatore invertente;
Al di sopra di 10 ft si comporta da integratore;
Tra tali frequenza si ha il passaggio di un comportamento (amplificatore
invertente) all’altro (integratore).
Dal diagramma di Bode è possibile notare come il segnale Vin è una tensione costante e
la tensione d’uscita sarà una rampa negativa che scende fino al valore di saturazione.
L’inconveniente di questo circuito è che può andare facilmente in saturazione, a causa di
disturbi a basse frequenze che potrebbero arrivare all’ingresso dell’operazionale; per
ovviare a questo fenomeno, si inserisce in parallelo al condensatore una resistenza.
