GUIDA Gli amplificatori Operazionali

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Blume

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Amplificatore Operazionale.
Nozioni di base.

Così come le resistenze e i condensatori, gli amplificatori operazionali o A.O. sono uno dei componenti elettronici analogici più utilizzati.



Gli Amplificatori Operazionali sono dispositivi lineari che hanno tutte le proprietà richieste per l'amplificazione DC e sono quindi ampiamente utilizzati per il condizionamento del segnale, usati per filtrare o per eseguire operazioni matematiche come addizione, sottrazione.

Un amplificatore operazionale è fondamentalmente un dispositivo di amplificazione di tensione progettato per essere utilizzato con dispositivi di retroazione esterni quali resistenze e condensatori tra i suoi terminali di ingresso e di uscita.
Questi componenti di retroazione determinano la funzione risultante o “funzionamento” dell'amplificatore e in virtù delle diverse configurazioni di retroazione sia resistivo, capacitivo o entrambi, l'amplificatore può eseguire una serie di operazioni diverse, dando origine al suo nome di “amplificatore operazionale”.

Un amplificatore operazionale è fondamentalmente un dispositivo a tre terminali che si compone di due ingressi ad alta impedenza, uno chiamato ingresso invertente , contrassegnato con un segno negativo “meno”, ( - ) e l'altro chiamato ingresso non invertente , contrassegnato con un segno positivo “più” ( + ).
Il terzo terminale rappresenta la porta di uscita dell' amplificatore operazionale in grado di fornire sia una tensione che una corrente.

In un amplificatore operazionale lineare, il segnale di uscita è il fattore di amplificazione, noto come il guadagno dell' amplificatore ( A ).
Il segnale di tensione in uscita da un amplificatore operazionale è la differenza tra i segnali applicati ai suoi due ingressi.

Circuito equivalente di un amplificatore operazionale




A.O. Ideale parametri e caratteristiche

Guadagno ad anello aperto (AVo)

INFINITO - La funzione principale di un amplificatore operazionale è per amplificare il segnale di ingresso. Il guadagno ad anello aperto è il guadagno del op-amp senza retroazione e per tale amplificatore il guadagno sarà infinito ma i valori reali tipici variano da circa 20.000 a 200.000.

Impedenza di ingresso (Z a)

INFINITO - L'impedenza d' ingresso è il rapporto tra tensione d'ingresso e la corrente d'ingresso e si presume essere infinita per evitare qualsiasi corrente che fluisce dalla sorgente di alimentazione nell'ingresso del circuito amplificatore. I veri amplificatori operazionali hanno correnti di dispersione in ingresso da pochi pico-amp pA fino ad un paio di milli-amp mA.

Impedenza d'uscita (Z out)

ZERO - L'impedenza di uscita dell'amplificatore operazionale ideale è considerata pari a zero, priva di resistenza interna in modo che possa fornire tanta corrente necessaria al carico. Questa resistenza interna è effettivamente in serie con il carico, riducendo così la tensione di uscita disponibile. Gli amplificatori operazionali reali hanno impedenze d'uscita nella gamma 100-20kΩ.

Larghezza di banda (BW)

INFINITO - Un amplificatore operazionale ideale ha una risposta di frequenza infinita e può amplificare qualsiasi segnale con frequenza AC, quindi pertanto si presume avere una larghezza di banda infinita.
Con i veri amplificatori operazionali, la larghezza di banda è limitata dal prodotto guadagno-banda (GB).


Tensione di Offset (V io)

ZERO - L'uscita degli amplificatori operazionali sarà zero quando la differenza di tensione tra l'ingresso invertente e non invertente è zero, oppure quando entrambi gli ingressi sono a terra. I veri amplificatori operazionali hanno una certa quantità di offset di tensione in uscita.

Guadagno di tensione

Il guadagno di tensione ( A V ) dell'amplificatore operazionale può essere trovato utilizzando la seguente formula:



Riassunto sugli Amplificatori Operazionali

Ora sappiamo che un amplificatore operazionale è un amplificatore differenziale ad alto guadagno, che utilizza una o più reti di retroazione esterne per controllare la sua risposta e modificarne le caratteristiche. Possiamo collegare resistenze esterne o condensatori per in modi diversi per formare circuiti come, invertente, non invertente, inseguitore di tensione, sommatore, differenziale e integratore.

Un amplificatore operazionale "Ideale" è un dispositivo con alcune caratteristiche speciali come guadagno ad anello aperto (Ao) infinito , resistenza di ingresso (Rin) infinita, zero resistenza (Rout) in uscita, banda infinita ∞ e Offset zero (l'uscita è esattamente zero quando l' ingresso è zero).
Ci sono un numero molto elevato di amplificatori operazionali per soddisfare ogni possibile applicazione, bipolare standard, di precisione, ad alta velocità, a basso rumore, ad alta tensione, ecc.

Gli amplificatori operazionali sono disponibili in confezioni IC singole con due o quattro all'interno di un unico dispositivo.
Il più comune e usato di tutti gli amplificatori operazionali in kit elettronici di base e progetti è lo standard industriale
uA-741 .



Nel prossimo tutorial sugli amplificatori operazionali , useremo la retroazione negativa collegata sull'A.O. per produrre un circuito amplificatore ad anello chiuso definito "amplificatore invertente", circuito che produce un segnale di uscita che è "sfasato" di 180° rispetto l'ingresso.
 
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