AMPLIFICATORI OPERAZIONALI

Presentazione sul tema: "AMPLIFICATORI OPERAZIONALI"— Transcript della presentazione:

1 AMPLIFICATORI OPERAZIONALI
Mauro Mosca - Università di Palermo – A.A

2 Generalità sugli amplificatori
Un amplificatore è un circuito biporta in grado di innalzare il livello del segnale d’ingresso conferendo ad esso una potenza maggiore rispetto a quella che aveva in ingresso NON ESISTE!!! PIN PIN h > 100% ? POUT

3 Schema elementare PD A POUT PIN ≠ f(t) linearità elemento attivo
v2(t) = A v1(t) VC PD ≠ f(t) v1(t) v2(t) A linearità PIN POUT elemento attivo

4 Amplificatore operazionale ideale
V– V+ ∞ Ri Ro -vi vo = AOL (v+ – v–) = -AOLvi ∞

5 Perché un amplificatore di tensione ideale dovrebbe avere Ri infinita e Ro nulla?
e per sorgenti (o amplificatori) di CORRENTE?… 50 W Typical values: 50, 75, 600 W 𝑉 𝑜 = 𝑅 𝐿 𝑅 𝑠 + 𝑅 𝐿 𝑉 𝑠 Vo (RF, video, audio) 1 V! 10 V 5 W se Vs ideale Rs → 0 per sorgenti (o amplificatori) di TENSIONE… Ri = ??? Ri → ∞ Ro → 0

6 corrente Perché un amplificatore di tensione ideale dovrebbe avere infinita e nulla? Ri Ro e per sorgenti (o amplificatori) di CORRENTE?… → ∞ → Ri → 0 Ro → ∞

7 OPAMP ad anello aperto vo = AOL (v+ – v–) = AOL vs
+Valim ≈ pendenza ≈ 106 ≈ -10 mV -VD +VD ≈ 10 mV vo = AOL (v+ – v–) = AOL vs ≈ -Valim funzionamento da comparatore

8 Controreazione vo = A vi = A(vs – bvo) A ≈ 1/b per bA » 1 vo vi vf vo
vi = vs - vf vo = A vi = A(vs – bvo) vo A vi vf ≈ 1/b per bA » 1

9 cortocircuito virtuale
Massa virtuale cortocircuito virtuale massa virtuale I → 0 + vi → 0 Ri → ∞ _ -VD +VD I → 0

10 Amplificatore invertente
reazione negativa 2 1 R1 R2 i 1 2 Ri = R1

11 Amplificatore invertente: resistenza d’uscita
ri ro modello equivalente dinamico ro ri R1 R2 (R2 / R1 » 1)

12 Limiti su R1 e R2 Se R1 troppo basso diminuisce Ri
Se R2 troppo alto (> ri) il terminale invertente non è più a massa virtuale l’effetto di reazione tende a scomparire

13 Amplificatore non invertente
s reazione negativa ? v+ = vs

14 Amplificatore non invertente: resistenze d’ingresso e d’uscita
vo = –AOL vi = AOL (vs – v–) ri ro R1 R2 𝒗 𝒔 − 𝒗 − = 𝒗 𝒐 𝑨 𝑶𝑳 = 𝟏 𝑨 𝑶𝑳 𝑹 𝟏 + 𝑹 𝟐 𝑹 𝟏 𝒗 − 𝒗 𝒔 = 𝒗 − 𝟏+ 𝟏 𝑨 𝑶𝑳 𝑹 𝟏 + 𝑹 𝟐 𝑹 𝟏 𝒗 − = 𝑹 𝟏 𝑨 𝑶𝑳 (𝟏+ 𝑨 𝑶𝑳 ) 𝑹 𝟏 + 𝑹 𝟐 𝒗 𝒔

15 Buffer (separatore d’impedenza)
vo = v– = vs Caso particolare del non invertente con R2 = 0 minima massima

16 Amplificatore differenziale
v2 vo2 R1 R2 v1 vo1 R1 R2

17 Sommatore invertente vo = -R i per R = R1 = R2 = … = Rn

18 Convertitore I-V Ri = 0 Ro = 0 corrente sul carico nulla vo = -R2 is

19 Integratore s IN = 0 s

20 Derivatore s s IN = 0 vo = -R i

21 OPAMP reali se vi = 0… vo ≠ 0 già in saturazione! tensione di offset

22 corrente di polarizzazione
OPAMP reali IB1 R2 corrente di polarizzazione R1 Rc = R1//R2 R2 R1 0 V 0 V vo = R2IB1 ≈ R2IB 500 nA 50 pA per R2 = 1 MW e IB = 0,5 mA efficace solo se l’ingresso è simmetrico cioè: BJT FET vo = 0,5 V = 0 𝒗 𝒐 = 𝑹 𝟐 𝑰 𝑩 + 𝑹 𝟐 𝑰 𝑶𝑺 corrente di offset

23 Limiti sulla corrente d’uscita
vo indipendente da RL R2 Indefinitamente? Perché? ri ro i2 uscita = generatore di tensione ideale No, perché l’uscita è protetta da eventuali cortocircuiti io iL iomax ≈ 25 mA (io = i2 + iL) - se il circuito richiede all’amplificatore operazionale una corrente maggiore, l’amplificatore eroga la corrente massima (dipende dalla circuiteria interna che regola la corrente d’uscita) mentre la tensione di uscita si riduce (DA EVITARE!)

24 incompatibile con livelli TTL
Comparatori + VCC + VCC ≈ 0 lento _ + LM311 sensibile ai disturbi > < alimentazione duale incompatibile con livelli TTL