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  1. 1. AMPLIFICATORI OPERAZIONALI <ul><li>Obiettivi : Introduzione di Dispositivi Elettronici non lineari(AMPL. OP.) </li></ul><ul><li>Metodi e Modelli: Grafici (Caratteristica Statica ingresso/ uscita) </li></ul><ul><li>Problematiche: Risoluzione di configurazioni note: Amplificatore di tensioni invertente e </li></ul><ul><li>non invertente, sommatore....... </li></ul>ING.CARMINE RICCA ELETTRONICA
  2. 2. ING.CARMINE RICCA ELETTRONICA + - V um -V um v id v out v i + v i - v out Amplificatore Operazionale (A.O.) CARATTERISTICA IDEALE INGRESSO USCITA DELL’A.O. REGIONI DI FUNZIONAMENTO <ul><li>ALTO GUADAGNO A.G. </li></ul><ul><li>v id = v i + -v i - =0 </li></ul><ul><li>v out =A d v id </li></ul><ul><li>SATURAZIONE POSITIVA SAT+ </li></ul><ul><li>v id = v i + -v i - >0 </li></ul><ul><li>v out =V um </li></ul><ul><li>SATURAZIONE NEGATIVA SAT- </li></ul><ul><li>v id = v i + -v i - <0 </li></ul><ul><li>v out =-V um </li></ul>CARATTERISTICA IDEALE CARATTERISTICA REALE + - v i + v i - v out
  3. 3. Considerazioni generali sull’A.O. ideale <ul><li>La resistenza d’ingresso R i di un A.O ideale è  </li></ul><ul><li>La corrente ai morsetti d’ingresso è nulla I + =I - =0 </li></ul><ul><li>Il guadagno di tensione è A v =  </li></ul><ul><li>La resistenza d’uscita R u =0 </li></ul>Considerazioni generali sull’A.O. reale L’amplificatore operazionale ideale è un’astrazione, in quanto è semplicemente un modello a cui si fa riferimemto quando si analizza un A.O reale. In realtà l’A.O. reale presenta una resistenza d’ingresso R i elevatissima dell’ordine dei M  (10 6  ), un A v grande dell’ordine di 10 5 e una resistenza d’uscita R u bassa dell’ordine dei  . L’A.O è un circuito integrato complesso contenente un nunero elevato di transistori, diodi, resistenze e capacità. Tuttavia è possibile individuare all’interno di un qualsasi A.O alcuni blocchi funzionali: Amplificatore differenziale Amplificatori di tensione Adattatore di impedenza ingresso uscita
  4. 4. TECNOLOGIE DI REALIZZAZIONE <ul><li>INTEGRATI IN TECNOLOGIA BIPOLARE </li></ul><ul><li>Ossia costituiti internamente da BJT </li></ul><ul><li>INTEGRATI IN TECNOLOGIA BIFET </li></ul><ul><li>È una tecnologia mista in cui gli stadi d’ingresso sono costituiti in JFET </li></ul><ul><li>ed i rimanenti stadi in BJT </li></ul><ul><li>INTEGRATI IN TECNOLOGIA BIMOS </li></ul><ul><li>In questo caso gli stadi d’ingresso sono realizzati in MOSFET ed i rimanenti </li></ul><ul><li>stadi con BJT </li></ul>L’uso dei transtori ad effetto di campo JFET e MOSFET per realizzare gli stadi d’ingresso dell’A.O. deriva dal fatto che presentano una elevatissima impedenza d’ingresso ed assorbono pochissima corrente in maniera tale da avvicinare le specifiche d’ingresso dell’A.O reale a quelle dell’A.O ideale.
  5. 5. v out CONFIGURAZIONE AD ANELLO APERTO + - v i - v i + v i - v out V um -V um t t t 1 t 2 t 1 t 2 V um = 10V -V um v id A v =10 5 -10 -4 V 10 -4 V 1V -1V La configurazione ad anello aperto non si presta a molte applicazioni, ma viene utilizzato come comparatore di tensione. A causa dell’elevato guadagno, il dispositivo in pratica è sempre in saturazione, a meno di applicare segnali d’ingresso la cui differenza moltiplicata per il guadagno sia inferiore alla tensione di saturazione.(vid dell’ordine dei microvolt)
  6. 6. CONFIGURAZIONI AD ANELLO CHIUSO Le applicazioni più interessanti dell’A.O. sono quelle in cui, con un opportuno collegamento fra uscita e ingresso invertente (reazione negativa) si ottiene un comportamento lineare del dispositivo entro i limiti delle tensioni di saturazione v out + - v i R 1 R 2 I 1 I 2 RISOLUZIONE DELLA CONFIGURAZIONE INVERTENTE Supponiamo di lavorare nella regione di alto guadagno (AG) v id = v i + -v i - =0 , v i + =0  v i + =v i - =0 I + =I - =0  I 1 =-I 2 v i v out -V um R 1 /R 2 V um R 1 /R 2 V um -V um
  7. 7. RISOLUZIONE DELLA CONFIGURAZIONE NON INVERTENTE v out + - v i R 1 R 2 I v out =(R 2 +R 1 )I I + =I - =0  v i + =v i - =v i v i =v i + = R 1 I v out v i
  8. 8. SOMMATORE + - v 2 R 1 R 2 v out R v 1 Supponiamo di applicare il principio di sovrapposizione degli effetti, utilizzabile in tutti i sistemi lineari. Supponiamo di applicare inizialmente v 1 e di cortocircuitare a massa v 2. . Il segnale in uscita v u1 è; Successivamente applichiamo v 2 e cortocircuitiamo v 1. . Il segnale in uscita v u1 è; Allora se R 1 = R 2 =R v u =v u1 +v u2 =-(v 1 +v 2 ) -(v 1 +v 2 ) v 1 v 2 t t t

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