Introduzione

1
Amplificatore operazionale

• Introduzione
• A.O Invertente
• A.O Non invertente
• A.O Differenziale
• A.O Sommatore
• A.O Mediatore
• A.O Inseguitore
• Esci

2
Introduzione

• Lamplificatore operazionale (AO) è un circuito
  integrato molto versatile, costituito da una rete
  di resistenze, diodi e transistor incapsulati in
  unico contenitore di metallo.

• L AO può essere definito funzionalmente come un
  amplificatore differenziale , cioè un dispositivo
  attivo a tre terminali che genera al terminale di
  uscita una tensione proporzionale alla differenza
  di tensione fornite ai due terminali di ingresso,
  e deve essere alimentato con una tensione duale
  - VCC con valori che oscillano da 5V a 15V.

1
8
-
2
7

3
6
4
5
3
LAmplificatore Operazionale

• LAmplificatore operazionale (AO) è, un
  amplificatore di tensione, avente le
  seguenti caratteristiche
• Guadagno di tensione infinito (Avo 8)
• Perfetto bilanciamento
• Resistenza dingresso infinita (Rin 8)
• Resistenza duscita 0 (Rout 0)
• Banda passante infinita (B 8)
• Inoltre per usarlo come amplificatore
  bisogna utilizzare la retroazione negativa ,
  infatti , tutti gli schemi che funzionano in tale
  modo hanno la retroazione che dalluscita vanno
  allingresso invertente,ovvero,portare una parte
  di tensione nel morsetto negativo se non si
  usa, luscita andrebbe sempre in saturazione
  infatti essendo idealmente 8 Vo Avo Vi -
  8 ma chiaramente si bloccherebbe a - VCC.

4
Amplificatore operazionale invertente

• Una prima configurazione è lamplificatore
  invertente

I2
R2
R1
I1
I-
-
Vi
V1
R
V0

V2
I
5
Amplificatore invertente

• Lamplificatore invertente, applicando un segnale
  in ingresso, lo amplifica di un fattore R2/R1 .
• Dimostrazione

• AV V2/V1 -(R2/R1)
• I1I2I-
• (siccome I- 0)
• (perché lamplificatore ideale non assorbe
  corrente)
• I1I2
• I1(V1-V-)/R1 V1/R1
• (V- 0) (perché non essendoci corrente V-V e
  V 0)
• I2(V2-V-)/R2 V2/R2
• V1/R1 -V2/R2
• V2/V1 -R2/R1
• Avo (-R2/R1)Vi
• E quindi Avo -R2/R1

6
Amplificatore operazionale non invertente

• Una seconda configurazione è lamplificatore non
  invertente

I2
R2
R1
I1
I-
-
V1
R
Vi
V0

V2
I
7
Amplificatore non invertente

• Anche nel non invertente il guadagno del circuito
  è indipendente da Avo perche è abbastanza grande.
• Dimostrazione
• I1I20
• V-VV1 (perché la tensione del generatore va
  direttamente al positivo e i due morsetti hanno
  uguale tensione)
• I1 (0-V-)/R1 -V1/R1
• I2 (V2-V-)/R2 V2/R2
• I1 -I2
• V1/R1 (V2-V-)/R2
• V1/R1 V2/R2 -V1/R2
• V1/R1 V1/R2 V2/R2
• Avo V2/V1 R2/R1 R2/R2
• Avo 1 R2/R1

8
Amplificatore operazionale differenziale

• Una terza configurazione è lamplificatore
  differenziale

R2
R1
Vi
-
V1
R4
V0

R3
V2
9
Amplificatore operazionale differenziale

• Per dimostrarlo basta applicare il P.S.E
• 1 Caso V1 0 e V2 0 Noteremo che si riduce
  ad un invertente e quindi Vo(-R2/R1)V1

R2
R1
Vi
-
V1
R4
V0

V2
10
Amplificatore operazionale differenziale

• Nel 2 caso con V1 0 e V2 0 noteremo che
  otteniamo un partitore di tensione

R2
R1
-
V1
R3
V0

V
V2
R4
11
Amplificatore differenziale

• Dimostrazione
• V V2/(R3R4)R4
• Vo (1 R2/R1)V
• Vo (1R2/R1)(R4/(R3R4)V2
• Vo Vo Vo
• Vo (1R2/R1)R4/(R3R4)V2-(R2/R1)V1

12
Amplificatore operazionale sommatore

• Una quarta configurazione è lamplificatore
  sommatore

R2
R1
Vi
-
V1
R3
V0

V2
13
Amplificatore operazionale sommatore

• Applicando il P.S.E con V1 0 e V2 0 si
  ottiene un invertente come dimostrato in figura

R1
R3
V1
-
V0

14
Amplificatore operazionale sommatore

• Nel 2 caso con V1 0 e V2 0 otteniamo lo
  stesso risultato di prima come riportato in
  figura

R2
R3
V2
-
V0

15
Amplificatore sommatore

• Lamplificatore sommatore consente di sommare due
  o più segnali dingresso, per dimostrarlo abbiamo
  applicato come nel differenziale il P.S.E , in
  entrambi i casi osserviamo che si riduce ad un
  invertente e quindi

• Dimostrazione
• Vo (-R3/R1)V1
• Vo (-R3/R2)V2
• Vo Vo Vo
• Vo -R3/R1V1R3/R2V2
• Se le resistenze sono tutte uguali
• Vo -(R4/R1V1 R4/R2V2 R4/R3V3)
• Se abbiamo una costante k 1
• Vo -K(V1V2V3)
• Se le resistenze sono tutte diverse, avremo un
  sommatore puro che non amplifica
• Vo-(V1V2V3)

16
Amplificatore operazionale mediatore

• Se K 1/n con n al numeratore dei generatori
  otteniamo un mediatore, inoltre bisogna scegliere
  opportunamente il rapporto tra la resistenza di
  retroazione e quelle uguali degli ingressi.

R3
R1
R2
V1
-
V2
V0

Vo -(K1V1K2V2) con k ½ e quindi Vo
-½(V1V2)
17
Amplificatore operazionale inseguitore

• Unultima configurazione è lamplificatore
  inseguitore

Vo V- V Vi
-
V0

V1
18
Amplificatore operazionale inseguitore

• In questo caso ,(come riportato in figura), il
  circuito non amplifica perche avremo una Avo 1
  ,quindi, l'inseguitore di tensione è un circuito
  che da in uscita lo stesso valore di tensione che
  riceve in ingresso. Viene usato come adattatore
  di impedenza. Infatti ha una elevata resistenza
  in ingresso, e questo vuol dire che assorbe poca
  corrente in ingresso inoltre ha una bassa
  resistenza di uscita, e questo consente di
  erogare una elevata corrente di uscita e quindi
  di pilotare diversi carichi, senza che la
  tensione diminuisca.

19
Amplificatore operazionale inseguitore

• Ad esempio se devo alimentare un carico di pochi
  ohm ad esempio ho 10 ? e un generatore con Ri
  interna 990 ? avrei

Ri
Vo
E
R
Ovvero sul carico preleverò Vo E/(RiR)R
10/1000 E 1/100 E ,cioè solo un centesimo della
tensione E .
20
Amplificatore operazionale inseguitore

• Se invece interpongo linseguitore di tensione o
  adattatore dimpedenza avrò

Ri

E
I0
-
V0
Vo V- V E , perché I 0, allora Vo E
,quindi prelevo il 100 della tensione
desiderata
21
Fine della lezione

• Realizzazione dellalunno
• Cosimo Favaloro
• Classe 4dev2