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L’amplificatore operazionale

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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Presentation Transcript

  1. L’amplificatore operazionale

  2. 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+

  3. Caratteristiche ideali • Guadagno di tensione infinito |Av|=∞ • Perfetto bilanciamento |Av+|= |Av-| • Resistenza di ingresso infinita • Resistenza di uscita nulla • Banda passante infinita

  4. Configurazione invertente v0 if is A ie vs vi

  5. 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

  6. Configurazione non invertente vs v0 vi is i2 i1 v1

  7. Configurazione non invertente:dimostrazioni

  8. Inseguitore di tensione vs v0 Avf=1

  9. Amplificatore addizionatore in configurazione invertente Rf i1 v1 if i2 is v2 ie v0 i3 v3

  10. Amplificatore addizionatore in configurazione invertente:dimostrazioni

  11. Amplificatore differenziale v1 v0 v2

  12. Per poter studiare l’amplificatore differenziale bisogna applicareil principio di sovrapposizione degli effetti V0’ V0’’ v1 v2

  13. Amplificatore differenziale:dimostrazioni

  14. 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

  15. Filtro attivo passa alto o derivatore vs v0

  16. 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

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

  18. 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:

  19. Filtro attivo passa basso e circuito integratore vs v0

  20. 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

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

  22. 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:

  23. Amplificatore attivo passa banda vs v0

  24. Amplificatore attivo passa banda Nel dominio delle frequenze, la funzione di trasferimento diventa:

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

  26. Caratteristiche elettriche degli operazionali reali

  27. 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+

  28. 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

  29. - - VP + + Caratteristiche reali degli Op-Amp VP

  30. 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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