Amplificatori

Materie:Appunti
Categoria:Elettronica

Voto:

2.5 (2)
Download:148
Data:06.02.2001
Numero di pagine:6
Formato di file:.txt (File di testo)
Download   Anteprima
amplificatori_2.zip (Dimensione: 3.37 Kb)
readme.txt     59 Bytes
trucheck.it_amplificatori.txt     8.82 Kb



Testo

L'AMPLIFICATORE OPERAZIONALE
- Premessa -

L'Amplificatore Operazionale ( Amp.Op.) и uno dei piщ versatili componenti dell'elettronica; esso и un amplificatore di tensione realizzato in forma integrata e caratterizzato dall'avere le seguenti caratteristiche:

a) amplificazione elevatissima, teoricamente infinita, nei tipi commerciali A @ 100.000, ovvero un guadagno G @ 100 dB.

b) impedenza di ingresso teoricamente infinita; nei tipi commerciali и di alcuni MW con modelli fino a 1.000.000 MW ; la capacitа di ingresso и mediamente di qualche pF.

c) impedenza di uscita molto bassa, teoricamente zero; nei tipi commerciali и di alcuni ohm e puт scendere fino a centesimi di ohm.

d) curva di risposta in frequenza lineare dalla continua (f = 0) fino ad un valore limite che dipende dal guadagno.

Esso richiede due alimentazioni, una positiva e una negativa, poichй deve poter elaborare anche segnali continui, positivi e negativi.

Il nome Amplificatore Operazionale deriva dal fatto che esso и stato, nelle sue prime applicazioni, utilizzato per l'esecuzione delle diverse operazioni matematiche ( differenza, somma, integrane, ecc. ) nei circuiti di calcolo analogici.

Un Amp. Op. и costituito in genere da tre parti fondamentali:

- STADIO DI INGRESSO
- STADIO INTERMEDIO
- STADIO DI USCITA

- Lo STADIO DI INGRESSO и costituito da un amplificatore differenziale a due ingressi e una sola uscita; esso presenta un'elevata impedenza di ingresso e un guadagno non molto elevato. Lo stadio d'ingresso converte il segnale di tensione di ingresso in un segnale di corrente che viene inviato allo stadio intermedio.

- Lo STADIO INTERMEDIO puт essere costituito da un amplificatore di tipo Darlington, in grado di fornire un elevato guadagno di corrente ( b d = b 1 * b 2 ) .

- Lo STADIO DI USCITA и generalmente costituito da un amplificatore inseguitore in classe B o AB, che viene alimentato dal segnale proveniente dallo stadio intermedio e lo amplifica ulteriormente in corrente secondo il guadagno dei transistor di uscita.

In questo stadio viene di solito inserito un circuito che evita il danneggiamento in caso di sovraccarico di corrente dovuto ad un eventuale troppo bassa resistenza di carico.

PRINCIPALI PARAMETRI DEGLI
AMPLIFICATORI OPERAZIONALI

Per capire le numerose caratteristiche di un Amp. Op., и opportuno prendere in esame il Data Sheet (foglio dati), dello stesso, come и riportato nei manuali tecnici forniti dal costruttore.

Il foglio dati contiene di solito le seguenti informazioni:

1) Una descrizione generale dell'Ampl.Op.

2) Uno schema del circuito interno

3) La configurazione dei piedini del dispositivo

4) I valori massimi assoluti

5) Le caratteristiche elettriche

6) Le curve tipiche di comportamento

Considereremo, adesso, i parametri principali, prendendo come esempio un Ampl.Op. classico, il m A741:

VALORI MASSIMI

1) TENSIONE DI ALIMENTAZIONE (+/- VS)
E' la massima tensione (positiva o negativa) che puт essere impiegata per alimentare l'Ampl. Op..

2) DISSIPAZIONE INTERNA DI POTENZA (PD)
E' la massima potenza che l'Ampl.Op. puт dissipare ad una precisa temperatura ambientale e, dipende anche dal tipo di contenitore.

3) DIFFERENZA DI TENSIONE TRA GLI INGRESSI (Vid)
E' la massima tensione che puт essere applicata tra gli ingressi + e - .

4) TENSIONE DI INGRESSO (Vicm)
E' la massima tensione di ingresso che puт essere applicata contemporaneamente tra ognuno dei due ingressi e la massa; chiamata anche tensione di modo comune. Generalmente essa и uguale alla Vs.

5) DURATA DI CORTOCIRCUITO SULL'USCITA
E' il periodo di tempo durante il quale l'uscita dell'Ampl.Op. puт rimanere in corto circuito con la massa o con le tensioni di alimentazione.

CARATTERISTICHE ELETTRICHE

Ciascuno dei parametri seguenti avrа un valore minimo, un valore tipico e/o un valore massimo:

PARAMETRI DI INGRESSO

1) Tensione di offset in ingresso (VOS)
E' la tensione che deve essere applicata ad uno dei terminali di ingresso per produrre una tensione di uscita
uguale a zero. Un Ampl.Op. ideale ha una tensione d'uscita nulla.
La tensione di sbilanciamento (offset) и principalmente dovuta allo stadio di ingresso dell'Ampl.Op..
Esso и di solito costituito da un amplificatore differenziale, e poichй esistono sempre delle piccole differenze
realizzative tra due transistor che costituiscono la coppia differenziale questo fatto determina delle diversitа tra
le tensioni continue di soglia B-E Vbe dei due transistor e quindi un offset di tensione.
L'offset di tensione, che risulta di solito compresa tra 0,5 e 5 mV negli Ampl.Op. in commercio (per il 741 tra
2 e 6 mV), puт essere compensato principalmente in due modi:

inserendo tra i due ingressi, invertente e non invertente, un'apposita rete di compensazione e ricercando il punto di offset nullo mediante un potenziometro;
collegando tra due terminali appositamente previsti per la compensazione della tensione di offset una resistenza variabile di valore compreso, a secondo dei casi, tra 10 e 100 KW e regolando tale resistenza, con l'Ampl.Op. a riposo, fino ad annullare la sua tensione di uscita.

2) Corrente di offset di ingresso (IOS)
E' la differenza rilevabile, con Ampl.Op. a riposo, tra le due correnti di ingresso quando la tensione d'uscita
и nulla: dopo cioи che и stata compensata la tensione di offset.
La corrente di offset и dovuta principalmente alla differenza tra i guadagni di corrente dei due transistor e
anch'essa puт essere compensata.

3) Resistenza di ingresso (RIN)
In un Ampl.Op. si possono distinguere due tipi di resistenza di ingresso:

- resistenza di ingresso di modo comune
- resistenza di ingresso di modo differenziale

Si definisce resistenza di ingresso di modo comune quella rilevabile tra i due morsetti di ingresso, collegati
in corto circuito, e la massa. Essa corrisponde alla metа della resistenza rilevabile tra un singolo ingresso
dell'Ampl.Op. e la massa. Essa и dell'ordine dei GW.
La resistenza di ingresso di modo differenziale и quella rilevabile tra i due ingressi invertente e non invertente.
Spesso i costruttori forniscono solo la resistenza di ingresso di modo differenziale in quanto, essendo la
resistenza di modo comune elevata, per le applicazioni circuitali и importante soprattutto la conoscenza
di quella differenziale.
Per il 741 essa и compresa tra 0.3 e 2 MW

PARAMETRI DI USCITA

1) Resistenza di uscita (ROUT)
E' la resistenza che l'Ampl.Op. (considerato come generatore) presenta verso il carico.
E' misurata quindi tra l'uscita e la massa. Per il 741 essa и di 75 W

2) Corrente di uscita di corto circuito (ISC)
E' la massima corrente di uscita che l'Ampl.Op. puт fornire ad un carico. Per il 741 и di 25 mA.

3) Massima escursione della tensione di uscita (VOUT)
E', in funzione della resistenza di carico, la massima tensione di picco di uscita che l'Ampl.Op. puт fornire senza entrare in saturazione o tagliare il segnale. Per il 741 и +/- 14V tipico con RL=10KW

ALTRI PARAMETRI

1) Guadagno di tensione ad anello aperto (A)
E' il rapporto fra tensione di uscita e tensione di ingresso di un Ampl.Op. senza reazione esterna.

2) Slew rate (velocitа di salita di VU - rapiditа di risposta)
E' il rapporto tra un incremento D VU del segnale di uscita e l'intervallo di tempo D t in cui tale incremento
avviene
SR= D VU / D t
ed и espresso in V/ m sec.

3) Rapporto di reiezione di modo comune (CMRR)
E' la misura della capacitа dell'Ampl.Op. di non amplificare segnali presenti contemporaneamente ai
due ingressi. Corrisponde al rapporto tra il guadagno di modo differenziale e quello di modo comune.
CMRR=ADM/ACM

4) Guadagno di tensione ad anello chiuso (Ar)
E' il rapporto fra tensione di uscita e tensione di ingresso di un Ampl.Op. con reazione esterna.

L'elevato guadagno ad anello aperto fa si che raramente l'Ampl. Op. venga utilizzato in questo modo,
preferendo invece, reazionarlo negativamente, nel senso che, mediante componenti esterni, una parte
del segnale d'uscita viene riportato al morsetto invertente, realizzando cosм un guadagno ad anello chiuso
molto inferiore a quello ad anello aperto.

Si ha l'amplificatore invertente quando il segnale d'ingresso viene portato all'ingresso invertente (-) e il
segnale d'uscita и sfasato di 180°.

Si ha l'amplificatore non invertente quando il segnale d'ingresso viene portato all'ingresso non invertente (+)
e il segnale d'uscita и in fase con l'ingresso.

Esempio