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RELAZIONE N°1 : USO DELL'AMPLIFICATORE OPERAZIONALE TL081

elettronica


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RELAZIONE N°1 : USO DELL'AMPLIFICATORE OPERAZIONALE TL081


Materiale usato :

Alimentatore

Generatore di funzione

Oscilloscopio

Multimetro

Amplificatore operazionale TL081

1 Resistenza R2 da 56kΩ

2 Resistenze in parallelo da 18kΩ per ottenere R1 da 9kΩ

1 Trimmer da 10kΩ


Schema :

Cenni teorici :

1) Generatore di funzione:

E' un generatore che da in uscita un certo tipo di forma d'onda, che può esser 424b15e e : sinusoidale, quadra o triangolare. Di questi tipi di forma d'onda possiamo scegliere anche la frequenza.




Nella nostra prova abbiamo usato la forma sinusoidale con frequenza


2) Oscilloscopio:

E' un dispositivo che tramite lo schermo che ha incorporato, ci permette di vedere la forma d'onda che ha in ingresso e quella che ha in uscita se viene collegato a un circuito che la modifica.

In questa prova abbiamo nel canale 1 (CH1) la forma d'onda sinusoidale di ingresso e nel canale 2 (CH2) di uscita, la forma d'onda ottenuta tramite il circuito con l'operazionale TL081, sempre sinusoidale ma amplificata di un guadagno G pari a 6.


3) Amplificatore operazionale :

Gli amplificatori sono dei dispositivi ad alimentazione duale ±Vcc, con due ingressi V+ e V- e una sola uscita Vo.

Le principali specifiche di un operazionale ideale sono :

1) Guadagno differenziale = ∞;questo guadagno Ad è dato dal rapporto tra Vi e Vd (differenza tra i due ingressi V+ eV-),

se Vd≠0 cioè c'è differenza di potenziale tra V+ e V-  Vo = +Vcc oppure -Vcc,

se Vd=0 cioè V+=V- Vo= valore finito

2) Ri = ∞ ossia in questo modo l'operazionale non assorbe corrente o potenza dal generatore di segnale

3) Ro = 0 cioè il carico non influenza nessun parametro dell'operazionale cosi può comportarsi come un generatore di segnale ideale.

4) CMRR (Rapporto Reiezione Comune) = ∞ in questo modo l'amplificatore non è sensibile ai segnali di modo comune in ingresso, cioè le tensioni uguali in ingresso.

5) B = ∞ ossia larghezza della banda infinita così può eleborare segnali di qualsiasi frequenza anche continua.

6) Slew Rate = (dVo(t)/dx)max ossia la massima velocità di variazione della tensione di uscita in funzione del tempo.







Caratteristica di trasferimento operazionale ideale                                 Caratteristica di trasferimento operazionale reale

                


Possiamo usare gli operazionali in modalità anello chiuso o aperto. Nell'anello aperto l'uscita non è collegata a nessuno dei due ingressi, mentre nelle configurazioni ad anello chiuso l'uscita viene retroazionata riportandola ad una entrata.

Alcune configurazioni dell'Anello aperto sono :

Invertente :

Vo = Ad * Vd in questo caso Vd sarebbe V+ - V- =0 - V- quindi Vo = - Ad (guadagno differenziale) * V- che è = V

 Il meno significa che il segnale di uscita è sfasato di 180° rispetto quello di entrata.



Non invertente :



Vo = Ad * Vd in questo caso Vd sarebbe V+ - V- = V+ - 0 quindi Vo = Ad * V+ che è = V

Il segnale di uscita è in fase con il segnale di ingresso.


Differenziale :

Vo = Ad * Vd in questo caso Vd sarebbe V1 - V2


Alcune configurazioni dell'Anello chiuso sono :

Invertente :

La resistenza R2 compie una retroazione negativa perché collegata all'ingresso invertente.

Il punto in cui l'uscita torna all'ingresso invertente tramite R2 si considera massa virtuale perché in un operazionale ideale Ri = ∞ quindi la corrente assorbita da V+ e V- è nulla, e poichè il guadagno differenziale = ∞ la tensione tra V+ e V- è nulla. Perciò quel punto è chiamato massa virtuale perché fisicamente non è collegato a massa, ma è come se lo fosse, infatti se andiamo a prelevare la corrente in quel punto con il multimetro vediamo che è = 0.

I = V- / R1 quindi V- = R1*I perciò Vo = - R2*I sostituendo I otteniamo appunto

Vo = (-R2/R1)*V-        il guadagno è dato da (-R2/R1)

 Il meno significa che il segnale di uscita è sfasato di 180° rispetto quello di entrata



Non invertente :

I=V+ / R1 quindi V+=R1*I e Vo=R2*I + R1*I che abbiamo detto essere V+ sostituendo I otteniamo appunto

Vo = V+((R2/R1)+1) il guadagno è dato da (R2/R1)+1)


Inseguitore o voltage follower :

Serve principalmente per disaccopiare dei segnali.

Vo = Vi  con R2 = 0 e R1 = ∞ abbiamo un guadagno = 1



Descrizione della prova :

In questa prova dovevamo amplificare un segnale di ampiezza V= 0,5V e di frequenza F= 1kHz di 6 volte, ovvero ottenere un guadagno = - 6 (negativo perchè la configurazione è invertente).

Abbiamo scelto le resistenze in modo che:

-R2 / R1= - 6

abbiamo preso una R2=56kΩ e 2 resistenze in parallelo da 18kΩ per ottenere R1 da 9kΩ

Vo= - 0,5 * 6 = - 3 V


Abbiamo utilizzato il generatore di funzione per generare il segnale di ingresso e l'oscilloscopio per visualizzare sia la sinussoide di entrata che quella di uscita.


Descrizione della prova in inglese :

This test consist in make a circuit for amplificate a sinusoidal signal with a gain of 6 volt. We use the operational amplifier TL081 configurate in inverted way


Conclusione :

Realizzando lo schema sulla BreadBoard abbiamo incontrato difficoltà con l'impostazione dell'oscilloscopio perché il segnale di ingresso risultava corretto mentre il segnale di uscita non c'era, abbiamo rifatto il circuito 3 volte anche con l'aiuto del prof ma non è venuto lo stesso e non abbiamo potuto verificare il corretto funzionamento dell'operazionale.







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