Storia dell'A.O. Introduzione A.O. Invertente A.O. non invertente esci Amplificatore operazionale Storia dell'A.O. Introduzione A.O. Invertente A.O. non invertente esci Prof. Calogero Carcione

Storia dell’amplificatore operazionale Il termine di amplificatore operazionale deriva dal fatto che, originariamente, tale dispositivo veniva usato nei calcolatori analogici per svolgere operazioni matematiche (come somme, sottrazioni, moltiplicazioni, integrali, derivate, ecc...) su segnali elettrici. I primi A.O. furono realizzati negli anni ‘40 con tubi a vuoto; tali dispositivi erano voluminosi e richiedevano una notevole potenza di alimentazione. L’avvento del transistor bipolare, consentì un notevole miglioramento con la realizzazione di A.O. come moduli a componenti discreti.

introduzione L’amplificatore operazionale (AO) è un circuito integrato costituito da una rete di resistenze, capacità, diodi e transistori incapsulati in unico contenitore di plastica o di metallo, che viene collegato normalmente al circuito mediante una zoccolatura a pressione. 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. Buona parte dei circuiti elettronici è costituita da componenti integrati, composti ciascuno da numerosi elementi attivi e passivi miniaturizzati, e nei circuiti analogici questi integrati sono quasi tutti amplificatori operazionali.

L'amplificatore operazionale come circuito integrato è uno dei circuiti lineari maggiormente usati. Grazie alla produzione in larghissima scala, il suo prezzo è sceso a livelli talmente bassi da renderne conveniente l'uso in quasi tutte le possibili aree applicative. L'amplificatore operazionale è un amplificatore che ha una continuità elettrica fra ingresso e uscita

L’Amplificatore Operazionale L’Amplificatore operazionale (A.O.) è essenzialmente, un amplificatore di tensione, avente le seguenti caratteristiche: alto guadagno; ingresso differenziale; alta impedenza di ingresso e bassa impedenza di uscita.

Rappresentazione grafica Il simbolo grafico, comunemente utilizzato, per rappresentare l’A.O. è il seguente: + – V1 V2 +Vcc -Vcc V0 Con il simbolo “–” si indica l’ingresso invertente. 2 7 6 Con il simbolo “+” si indica l’ingresso non invertente 3 4

Rappresentazione grafica V1: tensione sull’ingresso invertente. +Vcce -Vcc: tensioni di alimentazione. + – V1 V2 +Vcc -Vcc V0 2 7 V0: tensione di uscita. 6 3 4 V2: tensione sull’ingresso non invertente.

Da notare che l’amplificatore operazionale è un circuito integrato analogico che ha: ingresso differenziale Vd=V+ - V- e Vo=A⋅Vd amplificazione molto elevata (A idealmente dovrebbe tendere a ∞) - Rin molto elevata (idealmente dovrebbe tendere a ∞) - Rout bassa (idealmente dovrebbe tendere a 0) - Se Rin è elevata, allora la corrente assorbita dai terminali di ingresso (– e + ) dovrebbe essere nulla - Se V+ e V- sono cortocircuitati tra loro l’uscita dovrebbe esser nulla

Amplificatore invertente Una prima configurazione elementare è l’amplificatore invertente: Ri I0 R0 Ii Vi Ib1 - V1 R + V0 Ib2 V2

Guadagno dell’amplificatore invertente L’amplificatore invertente, applicando un segnale in ingresso, lo amplifica di un fattore R0/Ri , invertendone la fase di 180°: Ne deriva che il valore del Guadagno, non dipende da A, e quindi non varia con la frequenza, né con il tipo di A.O. utilizzato: esso è determinato esclusivamente dai valori di R0 e Ri.

Amplificatore non invertente Una seconda configurazione elementare è l’amplificatore non invertente ed il suo schema è riportato in figura sotto: Ri I0 R0 Ii Ib1 - V1 R Vi + V0 Ib2 V2

Guadagno dell’Amplificatore non invertente L’uscita dell’amplificatore non invertente dipende dall’ingresso in base alla seguente relazione: Anche nel non invertente, come nell'invertente, il guadagno è indipendente da A, poiché A è abbastanza grande, ed è determinato solo dai valori usati per la rete di reazione. Questo risultato, comune a tutti i circuiti con retroazione negativa, rende il circuito insensibile ai componenti attivi.

Prof. Calogero Carcione fine Realizzazione a cura di: Prof. Calogero Carcione Docente di Lab. di Elettronica Presso l’ITIS “N. Copernico” – Barcellona P. di G. (ME)