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

elettronica

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:

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 v_i è la tensione applicata in ingresso, v_u 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 v_i ma v₁, cioè la tensione tra il morsetto invertente e massa. Ma v₁ è una tensione molto piccola sia rispetto a v_i che rispetto a v_u, quindi possiamo ritenere v_i 0. Inoltre i_i 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=V_u/V_i

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

Poi ci calcoliamo V_u= -R₂ i₂

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

AV=V_u/V_i = -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:

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 = V_u/V_i = 1 + R₂ / R₁

dove A_v è il guadagno di tensione, ottenuto facendo il rapporto tra tensione di uscita v_u e tensione di ingresso v_i.