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Relazione di Elettronica - Verifica del funzionamento di un amplificatore ad anello chiuso invertente e non invertente

elettronica


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Relazione di Elettronica

Verifica del funzionamento di un amplificatore ad anello chiuso invertente e non invertente


Materiale e strumentazioni occorrenti

  • Logic Lab
  • Circuito integrato LM741
  • N°2 resistori da 100KΩ 10KΩ
  • Generatore di Funzioni
  • Oscilloscopio
  • Fili Conduttori

Amplificatore ad anello chiuso  invertente


Un amplificatore operazionale si 141g68b dice collegato in configurazione invertente quando il segnale in uscita è sfasato di 180° rispetto al segnale di ingresso. Per ottenere questo occorre che il segnale sia applicato sul morsetto invertente, contrassegnato dal segno - (meno). Lo schema di un amplificatore è il seguente:


Amplificatore invertente con operazionale

Possiamo notare che la configurazione è del tipo ad anello chiuso; si dice anello chiuso quando parte del segnale di uscita viene riportato in ingresso, si ha cioè una retroazione o reazione; nel nostro caso la reazione è di tipo negativo, perché il segnale viene riportato sul morsetto invertente. Nello schema vi è la tensione applicata in ingresso, vu è la tensione ottenuta in uscita; R1 ed R2 sono due resistori collegati in serie, in modo da formare un partitore. In pratica la tensione applicata sul morsetto invertente non è vi ma v1, cioè la tensione tra il morsetto invertente e massa. Ma v1 è una tensione molto piccola sia rispetto a vi che rispetto a vu, quindi possiamo ritenere vi 0. Inoltre ii è la corrente di ingresso, che circola in R1; i2 è la corrente che circola in R2. Poiché l'amplificatore operazionale ha un elevato guadagno, cioè è sufficiente una piccola corrente o tensione in ingresso per portarlo in saturazione, possiamo ritenere che la corrente assorbita dall'operazionale sia nulla, e quindi i1 i2. In definitiva poiché il morsetto invertente ha tensione nulla e corrente nulla, si dice che si trova a massa virtuale.

Per calcolare, allora, il guadagno di tensione Av che è: AV=Vu/Vi

Cioè il rapporto tra tensione di uscita e tensione di ingresso, ci calcoliamo prima Vi=R1 i1

Poi ci calcoliamo Vu= -R2 i2

Dove il segno - tiene conto che la tensione in uscita è sfasata di 180° rispetto all'ingresso. Otteniamo

AV=Vu/Vi = -R2 i2/ R1 i1

Essendo i1= i2 otteniamo

AV= -R2/R1

cioè è uguale al rapporto tra R2 ed R1 cambiato di segno. Il segno meno tiene conto dello sfasamento tra tensione di ingresso e tensione di uscita.

Amplificatore ad anello chiuso non invertente

Un amplificatore è detto non invertente quando il segnale viene applicato in ingresso al morsetto non invertente, di conseguenza il segnale di uscita è in fase con il segnale di ingresso. Lo schema elettrico è il seguente:

Amplificatore non invertente

Notiamo, che per evitare che l'amplificatore vada in saturazione, occorre fare una reazione di tipo negativo, in modo da ridurre il guadagno complessivo dell'amplificatore. I resistori R1 ed R2 costituiscono un partitore di tensione, e riportano in ingresso parte della tensione di uscita. La reazione è di tipo negativo perché tale tensione viene riportata sul morsetto invertente.

Per calcolare il guadagno di tensione si usa la seguente formula:

AV = Vu/Vi = 1 + R2 / R1

dove Av è il guadagno di tensione, ottenuto facendo il rapporto tra tensione di uscita vu e tensione di ingresso vi.












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