Generatore di tensione variabile (livello, polarità) stabilizzato.
Questo circuito impiega un solo diodo di riferimento per generare una
tensione variabile in un intervallo di valori sia positivi che negativi.
Quando il cursore del potenziometro è nella parte più alta, si ha V+ =
2.5 V. Poiché l’OP-AMP mantiene V+ = V- , allora è VR3 = 0, che
comporta IR3 = 0.
Pertanto l’operazionale funziona come amplificatore non invertente e
l’uscita è: Vo = (1+ R4/R5)*2.5 V.
Quando il cursore del potenziometro è nella parte più bassa, V+ = 0 e
VR5 = 0. In tal caso il circuito funziona come amplificatore invertente
e l’uscita è:
Vo = -(R4/R3)*2.5 V.
Facendo scorrere il cursore da un estremo all’altrosi varia dunque la
tensione di uscita nell’intervallo:
-(R4/R3)*Vrif ≤ Vo ≤ (1+ R4/R5)* Vrif
Esercizio: Nel circuito di figura si dimensionino i valori dei
componenti per variare Vo da –10 V a +10 V mediante un
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potenziometro da 100 KΩ e imponendo nel diodo una corrente minima
di 1 mA.
Circuiti con OP-AMP in regime a.c.
La larghezza di banda di un circuito amplificatore è limitata dalla
risposta in frequenza ad anello aperto dell’operazionale. Al di sotto
della frequenza di taglio, tuttavia, il guadagno dell’amplificatore è
fissato dai componenti del circuito esterno e non dalle specifiche
dell’operazionale. La circuiteria esterna può essere anch’essa
dipendendente dalla frequenza se vi è la presenza di elementi reattivi
(C, L). Il comportamento sensibile alla frequenza consente al
progettista di sintetizzare una particolare risposta in frequenza che
rispetti determinate specifiche. Tipicamente, una di queste richiede che
il guadagno scenda a zero al di sotto di una frequenza fissata come dal
diagramma di Bode riportato in figura:
Un circuito che presenti una risposta in frequenza con roll-off in bassa
frequenza è denominato amplificatore a.c.
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Amplificatore a.c. invertente
L’amplificatore a.c. invertente mostrato in figura avrà un guadagno
dipendente dalla frequenza poiché:
vo/vi = - R2/Z1
ove Z1 = R1+1/jωC
Risulta evidente che per tutti quei valori di frequenza tali per cui
l’impedenza capacitiva è di valore molto maggiore rispetto a R1, vi
sarà trasmissione di segnale nulla o trascurabile, mentre a frequenze
maggiori (con il diminuire del contributo 1/jωC) la presenza del
condensatore ha effetto trascurabile sull’impedenza e il circuito si
comporta da semplice amplificatore invertente. Ciò significa che ci
troviamo al centro della banda passante, abbastanza lontani dalle
frequenze di taglio sia inferiore (ωinf = 1/R1C) sia superiore, come
precedentemente valutato.
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Amplificatore a.c. non invertente
La figura seguente riporta lo schema di un amplificatore a.c. non
invertente. Analogamente a quanto visto in precedenza, il
condensatore d’ingresso blocca la componente continua ma fornisce
un ramo a bassa impedenza alle frequenze più alte, quando 1/ωC« R3.
La frequenza di taglio inferiore è legata agli elementi presenti sul ramo
d’ingresso e cioè ωinf = 1/R3C e il guadagno a centro banda vale 1+
R2/ R1.
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