AMPLIFICATORI
OPERAZIONALI
Corso di recupero di Fondamenti di Elettronica – Università di Palermo
A.A. 2014-2015
Generalità sugli amplificatori
Un amplificatore è un circuito
biporta in grado di innalzare il
livello del segnale d’ingresso
conferendo ad esso una potenza
maggiore rispetto a quella che
aveva in ingresso
PIN
h > 100% ?
POUT
Schema elementare
v2(t) = A v1(t)
VC
v1(t)
PD
A
PIN
elemento attivo
≠ f(t)
v2(t)
POUT
linearità
Amplificatore operazionale ideale
∞
0
V–
Ri
Ro
V+
-vi
vo = AOL (v+ – v–) = -AOLvi
∞
OPAMP ad anello aperto
pendenza ≈ 106
≈ -10-V
mV
D
vo = AOL (v+ – v–) = AOL vs
funzionamento da comparatore
+V
≈ 10
D mV
Controreazione
vo = A vi = A(vs – bvo)
vs
vv
i = vs - vf
A
vvoo
i
vf
vo
A
Af 

v s 1  bA
vf
≈ 1/b
per bA » 1
Massa virtuale
massa virtuale
cortocircuito
I→ 0
+
vi → 0 Ri → ∞
_
I→ 0
-VD
+VD
Amplificatore invertente
reazione
vo   R2i2
negativa

vs  R1i 1
vo  R2i
R2
Af 


vs
R1i
R1
1
Ri = R1
R1
2
R2
Amplificatore invertente:
resistenza d’uscita
R2
vo  
vs
R1
vs
isc  i f  io 
R1  R2
modello
vi
v
A
 AOL equivalente
  AOL i   OL v s
ro
ro
ro
dinamico
ro
ri
R2
R1  R2
vo  R 2  
ro R1  R2 
ro 
R2 

1 

Ro 
 
v s    
isc  R1   AOLv s R 2  AOL 
R1 
R2
Ro  ro
Af
AOL
(R2 / R1 » 1)
R1
ri
ro
Limiti su R1 e R2
• Se R1 troppo basso
diminuisce Ri
• Se R2 troppo alto (> ri)
il terminale invertente non
è più a massa virtuale
l’effetto di reazione tende
a scomparire
Amplificatore non invertente
s
R1
v   vo
R1  R2
v+ = vs
vo R1 
negativa
reazione
?
A 

f
vs
R1
R2
R2
1
R1
Amplificatore non invertente:
resistenze d’ingresso e d’uscita
R2
vo = –AOL vi = AOL (vs – v–)
R1
v   vo
R1  R2
R1
ri
ro
Ro  ro
Ri 
Af
AOL
1  AOL R1  R2
vs
vs
vs

 ri
 ri

v s  v
R1 AOL
i
R1  R2
vs 
vs
1  AOL R1  R2
ri


A
AOL
OL


 ri 1 
 ri
;


Af
Af
Buffer (separatore d’impedenza)
vo = v– = vs
Caso particolare del non invertente: R1 = ∞, R2 = 0
Ro  ro
Af
AOL
AOL
Ri  ri
Af
Amplificatore differenziale
R2
v2
R1
vo2
v1
R1
vo 2
R2
R2

v2
R1
vo1
R1
R2
R1
R2
vO  vo1  vo 2

R2 
R2
  v1
vo1  v 1 
R1 
R1  R2

R2
v1  v2 

R1
 R1  R2  R2

 
v1
R
R
1
1


Sommatore invertente
vo = -R i
v s1 v s 2
v sn
i


R1 R2
Rn
 v s1 v s 2
v sn 

vo   R


Rn 
 R1 R2
n
per R = R1 = R2 = … = Rn
vo    v si
i 1
Convertitore I-V
Ri = 0
Ro = 0
vo = -R2 is
Integratore
s
IN = 0
s
1
vo    i d t
C
vs
i
R
1
vo  
vs d t

RC
Derivatore
IN = 0
s
s
vo = -R i
d vs
iC
dt
d vs
vo   RC
dt
OPAMP reali
se vi = 0…
vo ≠ 0
tensione di offset
IB1
OPAMP reali
R2
corrente di polarizzazione
0V
R2
R1
IB 
R1
0V
I B1  I B 2
2
v = R2IB1 ≈ R2IB
Rc = R1o//R2
500 nA
50 pA
per R2 = 1 MW e IB = 0,5 mA
efficace solo se l’ingresso è
simmetrico cioè:
BJT
FET
vo = 0,5 V
I OS  I B1  I B 2 = 0
corrente di offset
+ VCC
Comparatori
+≈V0
CC
lento
_
+
LM311
sensibile ai disturbi
>
<
alimentazione duale
incompatibile con livelli TTL