Storia dell'A.O.
Introduzione
A.O. Invertente
A.O. non invertente
esci
Prof. Calogero Carcione
Storia
dell’amplificatore
operazionale
• Il termine di amplificatore operazionale deriva dal fatto
che, originariamente, tale dispositivo veniva usato nei
calcolatori analogici per svolgere operazioni matematiche
(come somme, sottrazioni, moltiplicazioni, integrali,
derivate, ecc...) su segnali elettrici.
• I primi A.O. furono realizzati negli anni ‘40 con tubi a
vuoto; tali dispositivi erano voluminosi e richiedevano una
notevole potenza di alimentazione.
• L’avvento del transistor bipolare, consentì un notevole
miglioramento con la realizzazione di A.O. come moduli a
componenti discreti.
introduzione
• L’amplificatore operazionale (AO) è un circuito integrato
costituito da una rete di resistenze, capacità, diodi e
transistori incapsulati in unico contenitore di plastica o di
metallo, che viene collegato normalmente al circuito mediante
una zoccolatura a pressione.
• L’AO può essere definito funzionalmente come un
amplificatore differenziale, cioè un dispositivo attivo a tre
terminali che genera al terminale di uscita una tensione
proporzionale alla differenza di tensione fornite ai due
terminali di ingresso.
• Buona parte dei circuiti elettronici è costituita da componenti
integrati, composti ciascuno da numerosi elementi attivi e
passivi miniaturizzati, e nei circuiti analogici questi integrati
sono quasi tutti amplificatori operazionali.
L'amplificatore operazionale come circuito integrato è uno dei circuiti lineari maggiormente usati. Grazie
alla produzione in larghissima scala, il suo prezzo è sceso a livelli talmente bassi da renderne conveniente
l'uso in quasi tutte le possibili aree applicative.
L'amplificatore operazionale è un amplificatore che ha una continuità elettrica fra ingresso e uscita
l’amplificatore operazionale
L’Amplificatore operazionale (A.O.) è
essenzialmente, un amplificatore di
tensione, avente le seguenti caratteristiche:
– alto guadagno;
– ingresso differenziale;
– alta impedenza di ingresso e
bassa impedenza di uscita.
Rappresentazione grafica
Il simbolo grafico, comunemente utilizzato,
per rappresentare l’A.O. è il seguente:
2
–
+Vcc
7
V1
V2
Con il simbolo “–”
si indica l’ingresso
invertente.
6
3
V0
+
4
-Vcc
Con il simbolo “+”
si indica l’ingresso
non invertente
Rappresentazione grafica
V1: tensione sull’ingresso
invertente.
2
–
+Vcc
7
V1
V2
+Vcce -Vcc: tensioni di
alimentazione.
V0: tensione di uscita.
6
3
V0
+
4
-Vcc
V2: tensione sull’ingresso non invertente.
Da notare che l’amplificatore operazionale è un circuito
integrato analogico che ha:
- ingresso differenziale Vd=V+ - V- e Vo=A⋅Vd
- amplificazione molto elevata (A idealmente dovrebbe tendere
a ∞)
- Rin molto elevata (idealmente dovrebbe tendere a ∞)
- Rout bassa (idealmente dovrebbe tendere a 0)
- Se Rin è elevata, allora la corrente assorbita dai terminali di
ingresso (– e + ) dovrebbe essere nulla
- Se V+ e V- sono cortocircuitati tra loro l’uscita dovrebbe esser
nulla
Amplificatore invertente
• Una prima configurazione elementare è
l’amplificatore invertente:
I0
Ri
Vi
Ii
R0
Ib1
V1
R
+
Ib2
V2
V0
GuadaGno dell’amplificatore
invertente
• L’amplificatore invertente, applicando un
segnale in ingresso, lo amplifica di un
fattore R0/Ri , invertendone la fase di 180°:
R0
V0   Vi
Ri
• Ne deriva che il valore del Guadagno, non
dipende da A, e quindi non varia con la
frequenza, né con il tipo di A.O. utilizzato:
esso è determinato esclusivamente dai
valori di R0 e Ri.
Amplificatore non
invertente
• Una seconda configurazione elementare è
l’amplificatore non invertente ed il suo
schema è riportato in figura sotto:
I0
Ri
Ii
R0
Ib1
V1
R
Vi
+
Ib2
V2
V0
GuadaGno dell’amplificatore
non invertente
• L’uscita dell’amplificatore non
invertente dipende dall’ingresso
in base alla seguente relazione:
 R0 
V0  1   Vi
 Ri 
•Anche nel non invertente, come nell'invertente,
il guadagno è indipendente da A, poiché A è
abbastanza grande, ed è determinato solo dai
valori usati per la rete di reazione.
•Questo risultato, comune a tutti i circuiti con
retroazione negativa, rende il circuito insensibile
ai componenti attivi.
Realizzazione a cura di:
Prof. Calogero Carcione
Docente di Lab. di Elettronica
Presso l’ITIS “N. Copernico” – Barcellona P. di G. (ME)