Amplificatori operazionali

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1 Amplfcaor operazonal Pare 3 (ersone del 8-5-7) Crcu con reroazone posa Se la ressenza d reroazone ene collegaa ra l'usca e l'ngresso non nerene s oengono crcuo con reroazone posa S può erfcare che n queso caso l'amplfcaore non può funzonare nella regone lneare perché l crcuo rsula nsable Qund la ensone d usca può assumere solo alor + e

2 3 Esempo con reroazone posa egon d funzonameno S esamna l comporameno de prmo crcuo egone lneare ( o ) In quesa regone l comporameno del crcuo è apparenemene denco a quello d un amplfcaore nerene o o o 4 Esempo con reroazone posa egon d funzonameno egone d urazone posa ( d ) egone d urazone negaa ( d ) d d o d d o

3 Esempo con reroazone posa Caraersca ngresso-usca egone lneare Saurazone posa Saurazone negaa 5 Sablà La caraersca complea del crcuo con reroazone posa è dersa da quella dell amplfcaore nerene Per alor d compres ra s hanno re possbl alor della ensone d usca S può erfcare che alor conenu nella regone lneare corrspondono a sa nsabl, qund non è possble fare funzonare l amplfcaore operazonale n quesa regone 6

4 Sablà S assume che enramb crcu operno nella regone lneare e che (per esempo a causa d un dsurbo) s abba un ncremeno d o In enramb cas la ensone del nodo X ende ad aumenare Nel prmo crcuo s ha un aumeno della ensone dell ngresso nerene che ende a fare dmnure o rporandolo al alore nzale Nel secondo crcuo s ha un aumeno della ensone dell ngresso non nerene che ende a fare aumenare ulerormene o In queso caso o connua ad aumenare fnché non ene ragguna la regone d urazone 7 Sablà In modo analogo s può erfcare che un dsurbo che endesse a far dmnure la ensone d usca porerebbe l secondo crcuo nella condzone d urazone negaa Nella regone d urazone posa, la ensone dell ngresso non nerene ene manenua ad un alore maggore d e qund ale da manenere l amplfcaore operazonale n urazone Analogamene, nella regone d urazone negaa, la ensone dell ngresso non nerene ene manenua ad un alore mnore d Le regon d urazone corrspondono, qund, a sa sabl 8

5 Cclo d seres S assume che nzalmene sa e qund che l crcuo sa n condzon d urazone negaa Se s aumena, d rmane negaa fnché non raggunge l alore Per alor maggor d è posa, qund l crcuo s pora nella condzone d urazone posa In quese condzon, se s dmnusce, d rmane posa fnché non ene ragguno l alore Per alor nferor d, d dene nuoamene negaa e l crcuo rorna nella condzone d urazone negaa Qund, complessamene s oene un cclo d seres 9 Cclo d seres

6 Comparaore con seres Il crcuo qund s compora come un comparaore con seres (rgger d Schm) Il suo comporameno dpende dal alore della ensone d usca Se o =, o passa al alore quando sale al d sopra della ensone d sogla posa Se o =, o passa al alore quando scende al d soo della ensone d sogla negaa Esempo Dao un segnale d ngresso snusodale del po ( ) M sen( ) s uole realzzare un crcuo che fornsca n usca una ensone del po o ( ) o o per ( ) per ( ) Quesa funzone può essere realzzaa medane un amplfcaore operazonale non reroazonao In queso caso o corrsponde alla ensone d urazone dell operazonale

7 Esempo Se al segnale () s sorappone un dsurbo, n prossmà de pun n cu l segnale s annulla s possono aere araersamen mulpl dello zero che danno luogo a mpuls spur n usca Se s hanno nformazon sulla massma ampezza che può assumere l dsurbo, è possble eare queso nconenene medane un comparaore a seres con ensone d sogla adeguaa In queso caso, per passare da uno sao all alro occorre una arazone del segnale d ngresso non nferore a 3 Esempo: comparaore 4

8 Esempo: comparaore con seres 5 Comparaore con seres con enson d sogla asmmerche Applcando all ngresso nerene una ensone, è possble raslare le enson d sogla d una quanà Qund s ha l h 6

9 Comparaore con seres con enson d sogla asmmerche Nella regone lneare la ensone n usca è o I alor d sogla sono alor d per cu la ensone d usca, daa dalla relazone precedene, dena uguale a l l h h 7 Comparaore con seres nerene Applcando la ensone all ngresso nerene, s oene un comparaore con seres nerene (rgger d Schm nerene) o passa da a quando, aumenando, supera la ensone d sogla posa o passa da a quando, dmnuendo, scende al d soo della ensone d sogla negaa 8

10 Comparaore con seres nerene egon d funzonameno egone lneare ( o ) o o o In quesa regone la caraersca è denca a quella d un amplfcaore non nerene 9 Comparaore con seres nerene egon d funzonameno egone d urazone posa ( d ) d d egone d urazone negaa ( d ) d d

11 Comparaore con seres nerene Caraersca ngresso-usca Saurazone posa egone lneare Saurazone negaa Comparaore con seres nerene Cclo d seres Anche n queso caso, procedendo come per l comparaore non nerene, s può erfcare che nella regone lneare l crcuo è nsable Qund s oene un cclo d seres

12 3 Comparaore con seres nerene con enson d sogla asmmerche Applcando all ngresso nerene una ensone, è possble raslare le enson d sogla d una quanà Qund s ha h l 4 Comparaore con seres nerene con enson d sogla asmmerche Nella regone lneare la ensone n usca è I alor d sogla sono alor d per cu la ensone d usca, daa dalla relazone precedene, dena uguale a o h h l l

13 Mulbraor I comparaor a seres fanno pare d una parcolare caegora d crcu de mulbraor I mulbraor sono crcu che possono roars n due sa d funzonameno se enramb gl sa sono sabl l mulbraore è deo bsable se solo uno degl sa è sable l mulbraore è deo monosable se nessuno de due sa è sable l mulbraore è deo asable 5 Mulbraore bsable Un comparaore con seres realzzao con un amplfcaore operazonale è un caso parcolare d mulbraore bsable In assenza d segnale n ngresso ( ) la ensone d usca può rmanere per empo ndefno al alore o (queso aene, pù n generale, fnché ) E possble modfcare lo sao del crcuo applcando un opporuno segnale (per esempo un mpulso poso o negao) n ngresso (segnale d rgger) Il mulbraore bsable cosusce un elemeno d memora, dao che lo sao n cu s roa dpende dal po dell ulmo segnale d rgger Anche le memore de ssem dgal s basano su mulbraor bsabl (anche se realzza medane crcu d po derso) 6

14 Mulbraore asable E possble realzzare un mulbraore asable aggungendo a un comparaore con seres nerene una ree d reroazone formaa da un ressore e un condenore Il crcuo rsulane non ha sa sabl e la ensone d usca commua perodcamene ra alor e, qund s oene un generaore d onda quadra 7 Mulbraore asable Se o s dee aere C n quese condzon C ende asnocamene a con cosane d empo C C non può raggungere perche quando C dena uguale a l crcuo commua e o passa al alore, qund C comnca a dmnure Se o s dee aere C n quese condzon C ende asnocamene a con cosane d empo C non può raggungere perche quando C dena uguale a l crcuo commua e o passa al alore, qund C comnca ad aumenare In condzon d regme C osclla ra alor e menre o commua ra alor e 8

15 Mulbraore asable Premessa: La ensone d un condenore C che s carca o s scarca araerso una ressenza è / ( ) e C doe: è l alore dc C per è l alore asnoco a cu ende C per endene a nfno C è la cosane d empo La ensone C () raggunge l alore n un sane T ale che T / e solendo quesa equazone s oene T ln 9 Mulbraore asable A regme, nell nerallo d empo n cu o la ensone C pare dal alore nzale e ende a, qund la sua espressone (assumendo all nzo dell nerallo) è C C raggunge l alore all sane T ln Dao che / e ( ) s oene T ln 3

16 Mulbraore asable A regme, nell nerallo d empo n cu o la ensone C pare dal alore nzale e ende a, qund la sua espressone (assumendo all nzo dell nerallo) è / ( ) e C C raggunge l alore all sane T ln ln Qund, gl nerall T e T hanno uguale duraa e l perodo delle enson o e C è T T T C ln 3 Generaore d onda quadra e rangolare Se la ree C ene sosua con un negraore, s può oenere un crcuo n grado d generare un onda quadra e un onda rangolare Dao che l negraore ha un comporameno nerene, coè la ensone o dmnusce per o e aumena per o, n queso caso s dee ulzzare un comparaore con seres non nerene 3

17 Generaore d onda quadra e rangolare C 33 Generaore d onda quadra e rangolare Per o, o dmnusce lnearmene, con deraa Quando o dena uguale a, l comparaore commua e o passa al alore Per o =, o aumena lnearmene, con deraa Quando o dena uguale a, l comparaore commua e o passa al alore Gl nerall T e T hanno enramb duraa T T Qund l perodo delle enson o e o è T T T 4 C 34

18 Mulbraore monosable Un mulbraore monosable ha un solo sao sable nel quale può rmanere per un empo ndefno Medane un segnale d rgger è possble porare l crcuo n uno sao nsable, nel quale l crcuo può rmanere solo per un empo lmao, dopodché s rpora nello sao sable Qund, un mulbraore monosable può essere ulzzao per generare mpuls d duraa predeermnaa 35 Mulbraore monosable S può realzzare un mulbraore monosable modfcando l crcuo del mulbraore asable nel modo seguene 36

19 Mulbraore monosable ene nsero n dodo, D, che mpedsce alla ensone d C d salre al d sopra della ensone d sogla del dodo, Qund se o l condenore non può carcars fno a raggungere la ensone e d conseguenza lo sao dene sable Se nece o la ensone del condenore può scendere fno al alore, che prooca la commuazone del comparaore, qund lo sao è nsable In assenza d perurbazon l crcuo rmane ndefnamene nello sao o = e la ensone del condenore rmane cosane al alore Il crcuo ene porao nello sao nsable medane n segnale applcao per mezzo d un crcuo d nnesco, formao da C, 3 e D Affnché l crcuo commu occorre che la ensone dell ngresso non nerene scenda al d soo della ensone applcaa all ngresso nerene 37 Mulbraore monosable Se commua ra un alore > e, n corrspondenza de fron d dscesa e d sala s oengono su 3 degl mpuls nega o pos d ampezza la cu duraa dpende dalla cosane d empo 3 C Gl mpuls pos engono blocca da D, menre quell nega possono raggungere l ngresso non nerene Crcuo d nnesco 38

20 Mulbraore monosable Un mpulso negao applcao all ngresso nerene fa commuare l comparaore, qund o passa al alore La ensone del condenore ende asnocamene a e, ad un cero sane T, raggunge l alore La ensone o rorna al alore e la ensone del condenore orna al alore Qund n usca s ha un mpulso negao d duraa T Affnché l crcuo sa n grado d generare un nuoo mpulso è necessaro che la ensone C orn al alore Il empo mpegao da C per arare da a è deo empo d rprsno (recoery me) 39 Mulbraore monosable La ensone C ha alore nzale e ende a qund la sua espressone è C / e ( ) L sane T n cu C raggunge l alore è T ln C ln Se, come d solo aene, s ha T C ln 4

21 addrzzaor d precsone Ne crcu raddrzzaor a dod l ampezza della ensone d usca è rdoa rspeo a quella d ngresso a causa delle cadue d ensone su dod Quese cadue d ensone possono essere rascurabl se le ampezze delle enson sono eleae (n queso caso dod possono essere raa come deal) Per alor pccol delle enson crcu d queso po non sono ulzzabl (se la ensone d ngresso non è n grado d porare dod n conduzone) o comunque hanno un comporameno nsoddsfacene In ques cas s possono ulzzare raddrzzaor d precsone realzza medane amplfcaor operazonal ne cu crcu d reroazone engono nser de dod 4 addrzzaor d precsone a sngola semonda Il crcuo pù semplce con cu s può realzzare un raddrzzaore d precsone è formao da un amplfcaore operazonale e un dodo Il crcuo così oenuo è deo anche superdodo superdodo 4

22 addrzzaor d precsone a sngola semonda Per la ensone d usca dell amplfcaore operazonale A è posa, qund l dodo è n conduzone (n praca occorre che sa A e qund /A<<, doe A è l guadagno ad anello apero dell amplfcaore operazonale) In queso modo s forma un anello d reroazone, qund ra gl ngress s ha un corocrcuo ruale Fnché l amplfcaore operazonale non enra n urazone (coè per < ) s ha o 43 addrzzaor d precsone a sngola semonda Per la ensone d usca dell amplfcaore operazonale è negaa, qund l dodo è nerdeo In quese condzon la correne nella ressenza d carco e qund la ensone d usca sono nulle Dao che l anello d reroazone è apero, l amplfcaore operazonale a n urazone negaa Se l segnale d ngresso ara molo rapdamene, queso porebbe rappresenare un problema perche è necessaro un cero empo per porare l operazonale dalla urazone alla regone d funzonameno normale, qund s ha un rardo nella rsposa 44

23 addrzzaor d precsone a sngola semonda Una realzzazone alernaa del raddrzzaore a una semonda è cosua dal seguene crcuo, nel quale l amplfcaore operazonale non s roa ma n condzon d urazone (fnché > + ) In queso caso s ha una ensone d usca maggore d zero quando la ensone d ngresso è negaa 45 addrzzaor d precsone a sngola semonda Per la ensone d usca dell operazonale è posa, qund D a n conduzone In queso modo s chude l anello d reroazone e l crcuo s compora come un amplfcaore nerene Dao che l ngresso nerene è rualmene a massa, D è nerdeo Se rsula o 46

24 addrzzaor d precsone a sngola semonda Per > la ensone d usca dell operazonale dena negaa In quese condzon a n conduzone D, chudendo l anello d reroazone Dao che l ngresso nerene è rualmene a massa, la ensone d usca dell operazonale rsula uguale a D conseguenza D è nerdeo e qund la ensone d usca è nulla 47 addrzzaor d precsone a sngola semonda In modo smle s può erfcare che, se collegamen de due dod engono ner, s oene o per o per 48

25 49 addrzzaor d precsone a doppa semonda Una possble realzzazone d un raddrzzaore d precsone a doppa semonda è rappresenaa dal seguene crcuo, cosuo da un raddrzzaore a semonda collegao a un sommaore nerene Per oenere una ensone d usca posa d ulzza come prmo sado un raddrzzaore che fornsce n usca una ensone negaa / addrzzaor d precsone a doppa semonda La ensone all usca del prmo sado è Qund, la ensone all usca del sommaore ale ) ( ) ( ) ( ) ( r se se ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( r o se se

26 addrzzaor d precsone a doppa semonda In alernaa è possble realzzare un raddrzzaore a doppa semonda medane queso crcuo addrzzaor d precsone a doppa semonda D n conduzone D nerdeo o D nerdeo D n conduzone o 5

27 addrzzaor d precsone a doppa semonda Un ulerore possblà per realzzare un raddrzzaore a doppa semonda è rappresenaa da queso crcuo bao sul superdodo 53 addrzzaor d precsone a doppa semonda Per la ensone all usca d OA è e D è n conduzone S chude l anello d reroazone qund gl ngress d OA sono n corocrcuo ruale e d conseguenza o = Queso mplca che la correne nelle ressenze sa nulla, qund la ensone sull ngresso nerene d OA è Qund la ensone all usca d OA è e D è nerdeo L anello d reroazone è nerroo e OA è n urazone negaa 54

28 addrzzaor d precsone a doppa semonda Per la ensone all usca d OA è e D è nerdeo L anello d reroazone è nerroo e OA è n urazone negaa La ensone all usca d OA è e D è n conduzone S chude l anello d reroazone e qund l ngresso nerene d OA è rualmene a massa In quese condzon s oene o = 55