AMPLIFICATORI AMPLIFICATORI OPERAZIONALIOPERAZIONALI

Corso di recupero di Fondamenti di Elettronica – Università di Palermo Corso di recupero di Fondamenti di Elettronica – Università di Palermo

A.A. 2014-2015 A.A. 2014-2015

Generalità sugli amplificatoriGeneralità sugli amplificatori

Un amplificatore è un circuito Un amplificatore è un circuito biporta in grado di innalzare il biporta in grado di innalzare il livello del segnale d’ingressolivello del segnale d’ingressoconferendo ad esso una potenza conferendo ad esso una potenza maggiore rispetto a quella che maggiore rispetto a quella che aveva in ingressoaveva in ingresso

PIN > 100% ?PIN POUT

Schema elementareSchema elementare

VC

Av1(t) v2(t)

PINPOUT

PD

elemento attivo

v2(t) = A v1(t)

≠ f(t)

linearità

Amplificatore operazionale idealeAmplificatore operazionale ideale

vo = AOL (v+ – v–)

∞

Ri Ro

0∞

-vi

= -AOLvi

V–

V+

OPAMP ad anello apertoOPAMP ad anello aperto

vo = AOL (v+ – v–) = AOL vs

pendenza ≈ 106

+VD-VD ≈ 10 V≈ -10 V

funzionamento da comparatore

ControreazioneControreazione

vs

vo

vf

vi = vs - vf

vo = A vi = A(vs – vo)

A

A

v

vA

s

of

1

Avo

vf

vi

≈ 1/ per A » 1

Massa virtualeMassa virtuale

+

_

Ri → ∞

I → 0

I → 0

vi → 0

-VD +VD

cortocircuito virtualemassa virtuale

Amplificatore invertenteAmplificatore invertente

reazionenegativa

R1R2

iRv

iRv

s

o

1

2

1

2

1

2

R

R

iR

iR

v

vA

s

of

Ri = R1

1 2

2

1

Amplificatore invertente:Amplificatore invertente:resistenza d’uscitaresistenza d’uscita

ri

romodelloequivalente

dinamico

rori

R1

R2

so vR

Rv

1

2

21

2

21 RR

Rv

r

A

r

vA

r

vA

RR

viii s

o

OL

o

iOL

o

iOL

sofsc

1

2

2

21

1

2 1R

R

A

r

R

RR

vA

rv

R

R

i

vR

OL

o

sOL

os

sc

oo

OL

foo A

ArR

(R2 / R1 » 1)

Limiti su Limiti su RR11 e e RR22

• Se R1 troppo basso diminuisce Ri

• Se R2 troppo alto (> ri) il terminale invertente nonè più a massa virtuale

l’effetto di reazione tendea scomparire

Amplificatore non invertenteAmplificatore non invertente

reazione ?negativa21

1

RR

Rvv o

v+ = vs

s

1

2

1

21 1R

R

R

RR

v

vA

s

of

Amplificatore non invertente:Amplificatore non invertente:resistenze d’ingresso e d’uscitaresistenze d’ingresso e d’uscita

riro

R1

R2

vo = –AOL vi = AOL (vs – v–)

21

1

RR

Rvv o

OL

foo A

ArR

;1

1

121

21

21

1

f

OLi

f

OLi

OLi

sOL

OLs

si

i

s

ssi

A

Ar

A

Ar

RR

RRAr

vRRA

ARv

vr

r

vvv

i

vR

Buffer (separatore d’impedenza)Buffer (separatore d’impedenza)

vo = v– = vs

Caso particolare del non invertente: R1 = ∞, R2 = 0

OL

foo A

ArR

f

OLii A

ArR

Amplificatore differenzialeAmplificatore differenziale

R1

R1

R2

R2

R1 R2

v2

vo2

R1

R2

v1

vo1

21

22 v

R

Rvo 1

1

2

1

21

21

21

1

21 1 v

R

R

R

RR

RR

Rv

R

Rvvo

211

221 vv

R

Rvvv ooO

Sommatore invertenteSommatore invertente

vo = -R i

n

snss

R

v

R

v

R

vi

2

2

1

1

n

snsso R

v

R

v

R

vRv

2

2

1

1

per R = R1 = R2 = … = Rn

n

isio vv

1

Convertitore Convertitore I-VI-V

Ri = 0Ro = 0

vo = -R2 is

IntegratoreIntegratore

tiC

vo d1

R

vi s

tvRC

v so d1

IN = 0

ss

DerivatoreDerivatore

s

IN = 0

s

vo = -R i

t

vCi s

d

d t

vRCv s

o d

d

OPAMP realiOPAMP reali

tensione di offset

se vi = 0… vo ≠ 0

OPAMP realiOPAMP reali

221 BB

B

III

500 nA 50 pA

BJT FET

R1

R2

vo = R2IB1 ≈ R2IB

0 V

0 V

IB1

per R2 = 1 M e IB = 0,5 mA

vo = 0,5 V

R1

Rc = R1//R2

R2

corrente di polarizzazione

efficace solo se l’ingresso èsimmetrico cioè:

21 BBOS III = 0

corrente di offset

ComparatoriComparatori

lento

alimentazione dualeincompatibile con livelli TTL

sensibile ai disturbi

LM311

>

_

+ VCC

+ VCC

<

+

≈ 0