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Corso di elettronica di base. L'amplificatore operazionale 1/2

Corso di elettronica di base. L'amplificatore operazionale

In questo articolo ci occupiamo di un componente elettronico molto diffuso ed utilizzato: l’amplificatore operazionale. Questo termine identifica una amplificatore ideale con elevata impedenza di ingresso, bassa impedenza di uscita, banda passante molto ampia a guadagno illimitato. Gli operazionali, pur essendo impiegati prevalentemente come amplificatori, possono essere utilizzati anche come comparatori di tensione, oscillatori, raddrizzatori, amplificatori differenziali, eccetera.

Tutte le Case costruttrici di semiconduttori dispongono di decine e decine di differenti versioni anche se, nella stragrande maggioranza dei casi, almeno a livello hobbystico, i modelli che vengono utilizzati sono quattro o cinque. All’interno di un circuito integrato troviamo solitamente da uno a quattro operazionali; il 741, ad esempio, implementa un solo OPAMP (è l’abbreviazione che usano gli anglosassoni per indicare questo componente), il TL082 ne contiene due mentre all’interno dell’LM324 ne contiamo quattro. In prima approssimazione possiamo suddividere gli operazionali disponibili in commercio in funzione della tecnica costruttiva: con ingresso a FET, a MOSFET o a transistor. Per rappresentare graficamente un amplificatore operazionale viene utilizzato un triangolo con due terminali di ingresso ed una linea di uscita (fig.1).

amplificatore_operazionale_schemi

L’ingresso contraddistinto dal simbolo + viene denominato “ingresso non invertente” in quanto il segnale ad esso applicato non subisce alcuno sfasamento durante l’amplificazione; l’ingresso contraddistinto col - viene invece definito “ingresso invertente” in quanto il segnale ad esso applicato subisce uno sfasamento di 180° durante l’amplificazione.

Gli ingressi + e - non vanno assolutamente confusi con i piedini di alimentazione anch’essi, ovviamente, contraddistinti da un simbolo positivo e da un simbolo negativo. A proposito di alimentazione, tutti gli amplificatori operazionali sono predisposti per funzionare con una tensione di alimentazione duale; è comunque possibile, salvo in alcuni casi particolari, utilizzare per l’alimentazione una sorgente singola.

amplificatore_operazionale_schemi2

Il guadagno in tensione di un amplificatore operazionale può essere facilmente controllato mediante due resistenze. Nel caso di amplificatore invertente (fig.2), il guadagno è dato dal rapporto tra la resistenza Rb e la resistenza Ra secondo la seguente formula: G = Rb/Ra. Si noti come in questo caso il segnale amplificato sia sfasato di 180ø rispetto al segnale di ingresso. Per quanto riguarda l’impedenza di ingresso, questa presenta lo stesso valore di Ra. Anche nel caso dell’amplificatore non invertente (fig.3) il guadagno in tensione dipende dalle due resistenze: G = Rb/Ra+1; in questo caso il segnale amplificato risulta in fase con quello di ingresso.

amplificatore_operazionale_schemi3

Per quanto riguarda l’impedenza di ingresso, questa è pari al valore della resistenza presente tra l’ingresso noninvertente e massa. Il fatto che un amplificatore operazionale presenti un guadagno teoricamente infinito non deve indurre il progettista a “calcare la mano”. Esistono infatti due buoni motivi per non esagerare con l’amplificazione: il primo è legato alla possibilità che, oltre un certo valore di amplificazione, il dispositivo diventi instabile entrando magari in autoscillazione; il secondo riguarda lo stretto legame che esiste tra il livello di amplificazione e la banda passante. Tra le caratteristiche degli operazionali troviamo infatti anche un valore di frequenza che non rappresenta la banda passante del dispositivo ma bensì il prodotto tra banda passante e guadagno.

Il kit è disponibile da Futura Elettronica

 

 

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ritratto di alex_i0skk

Consiglio di usare il

Consiglio di usare il software MultiSim della Analog Device, per simulare come se si stesse in un laboratorio con la propria BreadBoard; unire un tutorial di questo tipo ad una parte "sperimentale" sia pure viurtuale è un'ottima palestra per imparare almeno le basi.

ritratto di Vittorio Crapella

Link OP

Una serie interessante di link inerenti gli operazionali
http://www.webalice.it/crapellavittorio/electronic/operazionali.html

 

 

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