Amplificatore operazionale: tesina di elettronica

Materie:Tesina
Categoria:Elettronica

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Testo

Esperienza n.: 2 - Analisi di un amplificatore operazionale in configurazione invertente
data della spiegazione: ___________
data di realizzazione: ___________
data di presentazione: ___________
Risorse utilizzate:
Banco di lavoro n. ___ attrezzato con le seguenti apparecchiature:
postazione PC p PLC Omron
Generatore di funzioni TTi TG230 Alimentatore GW GPC-3020
Oscilloscopio TEKTRONIX TDS210 O Oscilloscopio PHILIPS PM3209
Multimetro TTi 1705 M Multimetro INDI EFG-3210 Multimetro INDI EDM-21162
Digital lab Kandh IDL800 D Digital lab Digilab AT-102
su cui si dispongono i seguenti componenti elettronici : 2 resistenze da ¼ di Watt. R1= 6.8 Khom R2= 68 Khom, 1 integrato uA741.
Strumentazione: oscilloscopio, alimentatore duale, bread board, generatore di funzione, tester, cavi di collegamento.
Schemi elettrico e di montaggio:

Formule e teoria: L 'amplificatore operazionale è un dispositivo elettronico dotato di due ingressi e un uscita. Tali ingressi dell’amplificatore non sono uguale tra di essi infatti una delle caratteristiche dell’amplificatore operazionale è la presenza di un ingresso invertente. L’ampli-op. è sostanzialmente un amplificatore a più stadi con accoppiamento in continua che idealmente presenta un guadagno di tensione infinito, resistenza di ingresso infinita, resistenza di uscita nulla, larghezza di banda infinita. Realmente il guadagno dell’amplificatore ad anello aperto (open loop gain) ovvero in assenza di qualsiasi collegamento tra ingresso e uscita è pari a Vo/(V1-V2) dove Vo è l’uscita e V1 e V2 sono gli ingressi. Applicando la tensione v+ si ottiene che Vout=(A+)(V+) mentre applicando la tensione V-si ottiene che Vout=(A-)(V-). Applicando entrambi le tensioni si ottiene che Vout=(A+)(V+)-(A-)(V-).
Un amplificatore ideale a le seguenti caratteristiche A+=A-=infinito, I'inpedenza di ingresso degli ingressi invertenti non è infinito, L 'inpedenza di uscita è nulla, A+ e A- non dipendono dalla frequenza (ampiezza di banda infinita).
Lamplificatore operazionale costituisce l'elemento base per la realizzazione di circuiti di elaborazione analogica, poiche in guadagno è infinito una qualunque tensione di ingresso porterebbe I 'uscita ad avere valore infinito (V+ )-(V -)diverso do zero.
L 'amplificatore operazionale come circuito integrale è uno dei circuiti lineari maggiormente usati. Questo amplificatore è un amplificatore in continua, questo significa che esiste una continuità elettrica fra ingresso e uscita.
ùUn amplificatore operazionale semplice è composto da uno stadio di ingresso, da uno stadio intermedio e da uno stadio di uscita.
Un amplificatore operazionale ideale dovrebbe avere amplificazione e resistenza d'ingresso elevatissima e resistenza di uscita bassissima; quegli ideali si avvicinano in parte a queste caratteristiche per cui hanno una resistenza di ingresso molto grande ovvero un guadagno in tensione molto alto.
Uno dei più usati è il uA741 che ha guadagno di 200000, una resistenza d'ingresso di 2 Mohm ed una resistenza di uscita di 75ohm, la corrente che un amplificatore operazionale può fornire in uscita in genere non supera i 25mA.
Uno degli amplificatori più conosciuti è i1741, la sua sigla cambia a seconda dei costruttori diventando LM741 e uA741.

Svolgimento pratico:dopo aver montato il circuito secondo lo schema di montaggio, abbiamo preso tutta la strumentazione necessaria e testato la sua funzionalità. In primo abbiamo verificato se l’alimentatore duale in uscita aveva una tenzione positiva di circa +15V e una negativa di circa –15V. poi abbiamo alimentato l’integrato con una tensione di +7.5V e –7.5V.
Mandando in ingresso al circuito + 0.4V sull’oscilloscopio si è visualizzata l’uscita di –4.8V. quindi il guadagno dell’amplificatore è pari a –10, come nei calcoli fatti in precedenza. Andando avanti con altri valori in ingresso siamo arrivati fino a 0.8V e in uscita avevamo –7.35V. questo perché l’amplificazione non può superare i valori di alimentazione ( +7.5V e –7.5V).

Lettura dei risultati:
Vin
Vout
Vout/Vin
1
0.25
-2.50
-10
2
0.90
-8.45
-9.38
3
1.15
-11
-9.56
4
1.30
-12.10
-9.46
5
2.43
-12.1O
-4.97
6
2.90
-12.1O
-4.17
7
3
-12.1O
-4.03
frequenza
Vin
Vout
Vout/Vin
10Hz
200 mV
1.8V
9.5
100Hz
200 mV
1.65 V
8.25
1KHz
200 mV
1.5 V
7.5
5 KHz
200 mV
1.7 V
8.5
10 KHz
200 mV
1.8 V
9
50 KHz
200 mV
1.3 V
6.5
100 KHz
200 mV
1 V
5
500 KHz
200 mV
205mV
1.025
1MHz
200 mV
107 mV
0.535
5MHz
200 mV
23 mV
0.115
Commento dei risultati ottenuti: l’esperienza è riuscita con successo , e abbiamo potuto constatare le caratteristiche di funzionamento dell’amplificatore operazionale in configurazione invertente. Però abbiamo impiegato molto tempo a fare l’esperienza perché non c’erano abbastanza generatori di funzione per tutti e dovevamo aspettare che qualcuno fingesse l’esperienza per prendere il generatore di funzione.

Esempio



  


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