L amplificatore operazionale
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L’amplificatore operazionale PowerPoint PPT Presentation


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L’amplificatore operazionale. OP-AMP operational amplifier. Componenti integrati molto versatili Originariamente previsti per il calcolo analogico Composti di BJT e i più attuali composti da FET. V i. V 0. V 0. V i. Ingresso invertente. Ingresso non invertente. V 0 =v i A v-.

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L’amplificatore operazionale

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Presentation Transcript


L’amplificatore operazionale


OP-AMPoperational amplifier

  • Componenti integrati molto versatili

  • Originariamente previsti per il calcolo analogico

  • Composti di BJT e i più attuali composti da FET

Vi

V0

V0

Vi

Ingresso invertente

Ingresso non invertente

V0=viAv-

V0=viAv+


Caratteristiche ideali

  • Guadagno di tensione infinito |Av|=∞

  • Perfetto bilanciamento |Av+|= |Av-|

  • Resistenza di ingresso infinita

  • Resistenza di uscita nulla

  • Banda passante infinita


Configurazione invertente

v0

if

is

A

ie

vs

vi


Configurazione invertente:dimostrazioni

Applicando il II principio di Kirchhoff

  • Il nodo A è detto di massa virtuale perché vi≈0

  • Avf è l’amplificazione di feedback o guadagna ad anello chiuso

  • Av è il guadagno ad anello aperto


Configurazione non invertente

vs

v0

vi

is

i2

i1

v1


Configurazione non invertente:dimostrazioni


Inseguitore di tensione

vs

v0

Avf=1


Amplificatore addizionatore in configurazione invertente

Rf

i1

v1

if

i2

is

v2

ie

v0

i3

v3


Amplificatore addizionatore in configurazione invertente:dimostrazioni


Amplificatore differenziale

v1

v0

v2


Per poter studiare l’amplificatore differenziale bisogna applicareil principio di sovrapposizione degli effetti

V0’

V0’’

v1

v2


Amplificatore differenziale:dimostrazioni


Risposta in frequenza degli operazionali

  • Gli operazionali possono essere utilizzati per realizzare dei filtri: filtro passa alto, filtro passa basso e filtro passa banda

  • Se questi circuiti sono analizzati nel dominio del tempo, vengono visti come derivatori o come integratori


Filtro attivo passa alto o derivatore

vs

v0


Filtro passa alto: dimostrazioni

Se studiamo il circuito precedente nel dominio delle frequenze, il guadagno G(s) sarà:

Si noti che per s>1/RsC il guadagno G(s) è notevole, altrimenti è trascurabile.

Tale frequenza è detta di taglio inferiore


Diagramma di Bode per C=0.01 f Rf=1000 W Rs=10000 W


Derivatore attivo: dimostrazioni

Se il circuito precedente viene studiato nel dominio del tempo e si pone Rs=0, il segnale in uscita sarà la derivata di quello in ingresso

La f.d.t in questo caso sarà:


Filtro attivo passa basso e circuito integratore

vs

v0


Filtro passa basso: dimostrazioni

  • Se il circuito precedente viene studiato nel dominio delle frequenze, la funzione di trasferimento G(s) sarà:

Si noti che per s<1/RsC il guadagno G(s) è notevole, altrimenti è trascurabile.

Tale frequenza è detta di taglio superiore


Diagramma di Bode per C=0.01 f Rf=10000 W Rs=1000 W


Integratore attivo:dimostrazioni

Se il circuito precedente viene studiato nel dominio del tempo, e, si pone Rf=0, il segnale in uscita è l’integrale di quello in ingresso

La f.d.t in questo caso sarà:


Amplificatore attivo passa banda

vs

v0


Amplificatore attivo passa banda

Nel dominio delle frequenze, la funzione di trasferimento diventa:


Diagramma di Bode per Cf =0.01 f, Cs =0.1 f Rf=1000 W Rs=100 W


Caratteristiche elettriche

degli operazionali

reali


Caratteristiche reali degli Op-Amp

  • Dette IB+ e IB- le correnti di polarizzazione che scorrono rispettivamente nell’ingresso non invertente e in quello invertente, si definisce corrente di bias

  • Si definisce corrente di offset in ingresso

IB-

V-=0

V+=0

Vo≠0

IB+


Caratteristiche reali degli Op-Amp

  • La tensione di offset in ingresso VOS è la tensione da applicare all’ingresso per annullare l’offset in uscita

  • La resistenza di ingresso in modo comune RCM è quella resistenza misurata tra i due ingressi cortocircuitati e la massa, con l’operazionale ad anello aperto

  • La resistenza di ingresso differenziale RD è quella esistenza misurata tra i due ingressi con l’operazionale ad anello aperto


-

-

VP

+

+

Caratteristiche reali degli Op-Amp

VP


Caratteristiche reali degli Op-Amp

  • Il rapporto di reiezione in modo comune o CMRR è il rapporto tra il guadagno differenziale e quello in modo comune

  • Il rapporto di reiezione dell’alimentazione PSRR è il rapporto tra la variazione di tensione di alimentazione e la conseguente variazione di tensione di offset in ingresso

  • Lo slew rate SR è il massimo valore possibile, per l’operazionale, della derivata di v0 rispetto al tempo


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