caratterizzato da un guadagno molto elevato presenta due
ingressi ed un' unica uscita. Per un dispositivo ideale la relazione che lega
l' uscita agli ingressi è:
L'amplificatore
operazionale si può considerare il componente elettronico integrato più usato
per il fatto che ci possono essere diverse configurazioni di collegamento.
Il nome operazionale deriva dal fatto che al 111c23b l'inizio della sua invenzione
veniva utilizzato per realizzare calcolatori analogici.
Visto dall'esterno l' OP-AMP è costituito da due ingressi e da una uscita,
mentre all'interno è formato da diversi componenti tra cui anche i transistor
(da qui il nome di integrato).
In base a come vengono collegati esternamente i componenti ad esso, varia la
funzione dell' OP-AMP.
Il simbolo
elettrico per rappresentarlo è il seguente:
dove:
+ : è
l'ingresso non invertente (in figura è applicata la V1)
- : è l'ingresso invertente (in figura è applicata la V2)
Vo : è l'uscita
Se
consideriamo l'ingresso invertente (-) posto a potenziale nullo (massa), in
uscita avremo un segnale avente stessa fase (segno uguale) del segnale posto
sull'ingresso non invertente (+) eventualmente amplificato.
Mentre se consideriamo l'ingresso non invertente (+) a massa, in uscita avremo
un segnale amplificato di fase opposta (segno opposto) rispetto al segnale
sull'ingresso invertente (-).
Se nessuno dei
due ingressi è a potenziale nullo (massa) in uscita si ha una segnale
amplificato uguale alla differenza dei due ingressi:
Vo = (V1 - V2) · A
Ovviamente
senza l'ausilio di componenti esterni l'OP-AMP non è in grado di amplificare
niente.
Per il suo corretto
funzionamento l'OP-AMP ha bisogno di una tensione di alimentazione che di
solito è duale (+ Vcc - Vcc), ma in alcuni casi può essere anche singola
(+Vcc).
Quando si opera con tensione singola, l'ingresso che deve essere posto a massa
nel caso di tensione duale, in questo caso deve essere posto a Vcc/2.
Vediamo ora le
due configurazioni per realizzare amplificatori retroazionati.
configurazione invertente
Un
amplificatore operazionale si dice collegato in configurazione invertente
quando il segnale in uscita è sfasato di 180° rispetto al segnale di ingresso.
In figura è
rappresentata la configurazione invertente dell'OP-AMP.
Si nota che il segnale d'ingresso Vs è posto sull'ingresso invertente (da qui
il nome della configurazione) e l'altro ingresso va messo sempre a potenziale
nullo ( o Vcc/2 in base all'alimentazione).
Le due resistenze Rs e Rf regolano il guadagno dell'amplificatore in base alla
seguente formula:
A = - (Rf / Rs)
il segno meno
deriva dal fatto che il segnale in uscita ha fase inversa rispetto all'ingresso.
La Rs funge
anche da resistenza d'ingresso, mentre la resistenza d'uscita è da considerarsi
sempre nulla.
Con questa
configurazione è possibile ottenere anche una attenuazione del segnale se si
mette Rf < Rs.
E' scontato dire che in uscita non si può mai ottenere una
tensione superiore a quella di alimentazione dell'OP-AMP stesso.
