Amplificatore operazionale invertente

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Categoria:Elettronica

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Testo

Michele Saldini
Relazione d’Elettronica
Amplificatore Operazionale in configurazione invertente: analisi al variare della frequenza
Descrizione del problema: dopo aver calcolato i valori del guadagno e della fase ricavare i rispettivi grafici e dimostrare la caduta del guadagno all’aumentare della frequenza.
Schema Elettrico:

Materiale: 1 resistenza da 1K11111resistenza da 3,3 Krrrrramplificatore operazonale aA741.
Strumenti: 1 oscilloscopio, 1 generatore di frequenza.
Cenno Teorico: il circuito in figura, in condizioni ideali, fornito un qualsiasi ingresso al piedino invertente dovrebbe effettuare l’amplificazione del segnale moltiplicandolo per R2/ R1 (guadagno infinito) e variando la fase di 180°. In condizioni reali, però, si ha una caduta del guadagno all’aumentare della frequenza ed inoltre il segnale di uscita non sarà superiore alla tensione di alimentazione duale (andando in saturazione).
Procedimento: abbiamo collegato il circuito utilizzando una resistenza da 1 K all’ingresso invertente (piedino 2 dell’amplificatore invertente utilizzato, in questo caso il aA741) fornendo una tensione fissa di 200 mV e variando la frequenza per effettuare le misure. Il piedino non invertente (il 3) viene collegato a massa e la retroazione tra l’uscita (piedino 6) e l’ingresso invertente avviene tramite una resistenza 3,3 15 Kt. L’alimentazione dell’amplificatore è duale: al piedino 7 viene fornita una tensione di 15 V, mentre al piedino 4 viene fornita una tensione di –15 V. Il 1° canale dell’oscilloscopio è collegato direttamente all’ingresso (al generatore di frequenza) mentre il 2° canale è collegato all’uscita dell’amplificatore (piedino 6). Dopo aver collegato il circuito abbiamo effettuato il rilievo delle misure della tensione d’uscita al variare della frequenza, calcolando il guadagno in decibel ed il rilievo dello sfasamento fra l’onda d’ingresso e l’onda d’uscita.
A = Vu
----
Vi
Adb = 20 ln |A|
Sfasamento = 360*n
-------
N
Dove n rappresenta la distanza fra le 2 onde, mentre N rappresenta il periodo delle 2 onde.
Ecco i risultati da noi ottenuti:

f (KHz)
Vu (V)
A Pr(db)
A Teo(db)
Fase Teo(°)
Fase Pr(°)
1
0,65
23,5731
23,87845
180
175
2,5
0,64
23,26302
23,87845
180
180
5
0,64
23,26302
23,87845
180
180
10
0,64
23,26302
23,87845
180
180
25
0,62
22,62804
23,87845
180
180
50
0,62
22,62804
23,87845
180
186
75
0,6
21,97225
23,87845
180
196
100
0,59
21,6361
23,87845
180
209
250
0,47
17,08831
23,87845
180
225
270
0,45
16,2186
23,87845
180
233
500
0,34
10,61257
23,87845
180
247
750
0,23
2,795239
23,87845
180
262
1000
0,18
-2,10721
23,87845
180
302
La frequenza di taglio superiore individuata partendo dalla frequenza di 1 KHz (ricavata dal 70% circa del guadagno massimo di 23,6 decibel) risulta:
fts = 270 KHz (Teorica = 303 KHz)
Per le misure con frequenza minore di 1 KHz abbiamo ottenuto gli stessi valori di fase e guadagno della misurazione a 1 Khz. Qui riportato un esempio di guadagno di questo circuito; l’onda nera rappresenta il segnale d’ingresso, mentre l’onda rossa rappresenta l’uscita (risultato ottenuto in simulazione con l’EWB):
Questi sono i grafici del guadagno e dello sfasamento ottenuto dai nostri valori:
Conclusioni: il circuito attua una caduta del guadagno all’aumentare della frequenza.

Esempio