Amplificatore operazionale invertente

Amplificatore operazionale invertente

OBBIETTIVO:

Applicare all'ingresso di un amplificatore operazionale una ViPP=200 mV, verificare l'inversione e, modificandone la frequenza trovare la frequenza di taglio superiore ed inferiore.

ELENCO MATERIALE:    1 bread board

1 tester

1 trimmer da 200 KΩ

3 resistenze da 10 KΩ

1 oscilloscopio

1 generatore di funzioni

1 generatore di tensione

1 integrato μA741

- l'amplificatore μA741 nelle versioni in contenitore metallico tondo ed in contenitore plastico Dual In Line

PREMESSE TEORICHE:

In ura è illustrato lo schema in cui si evidenzia la rete di reazione negativa costitutiva da Rf ed R. l'ingresso invertente è a massa virtuale, nel senso che la tensione vi è nulla; inoltre nell'ingresso invertente non entra alcuna corrente.

Il guadagno dell'amplificatore completo non dipende da AOL, ma semplicemente dal rapporto dei valori dei resistori Rf ed R. il segno negativo indica che la polarità della tensione di uscita è invertita rispetto alla tensione di ingresso. La resistenza di ingresso Rin dell'amplificatore risulta pari a R, in quanto l'ingresso invertente è virtualmente collegato a massa. La resistenza Rout dell'amplificatore completo è minore di quella dell'operazionale.

È importante ricordare che collegando all'uscita un carico RL la corrente che deve erogare l'operazionale sarà la somma tra la if e la il. Poiché la corrente di uscita degli operazionali si aggira su valori di circa 5÷10 mA, occorre scegliere valori di RL, Rf e Rtali da non superare questo limite.

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). La tensione ½ viene applicata all'ingresso invertente attraverso la resistenza R1; Vout è la tensione amplificata che si ritrova in uscita. La resistenza R2 riporta all'entrata parte del segnale in uscita, realizzando in tal modo quella che viene detta 'controreazione'; senza R2, l'operazionale non potrebbe funzionare come amplificatore lineare, poiché la sua uscita commuterebbe con estrema rapidità fra un valore minimo (prossimo a zero) ed un valore massimo (prossimo alla tensione di alimentazione). L'amplificazione del circuito di ura 6 dipende dalle due resistenze R1 ed R2, secondo la formula
Av = R2 / R1 (ciò significa che se R2 è di valore più basso, si ha più controreazione e quindi il guadagno è minore). Vediamo un esempio pratico:
R1 = 100 Kohm
R2 = 1 Mohm
Vi= 1mV
L'amplificazione Vo/Vi sarà: Av=1.000.000:100.000=10
Poichè l'amplificazione è 10, con 1 mV in entrata avremo in uscita 10 mV
Osserviamo che il segnale in uscita è invertito, ovvero è di segno opposto a quello in entrata; se ½ aumenta, Vo diminuisce, e viceversa.

nel nostro caso l'ingresso non invertente è direttamente collegato a massa

- Amplificatore invertente

-Schema elettrico alimentazione duale -Dinamica d'uscita

ESECUZIONE DELLA PROVA:

Dopo aver montato il circuito secondo il seguente schema elettrico, visualizzare i segnali d'ingresso e d'uscita dell'operazionale.

Successivamente, aggiungendo il trimmer in serie ad Rf, modificandone la resistenza, calcolare la frequenza di taglio e notare come quando VO si avvicina a Vcc, il segnale comincia a distorcersi.

-immagine dell'oscilloscopio con lo sfasamento dei nostri segnali

TABELLA:

Calcolo della frequenza di taglio superiore ed inferiore:

CONCLUSIONI:

Dopo aver montato il circuito come richiesto, dopo aver applicato all'ingresso di un amplificatore operazionale una ViPP=200 mV e dopo aver effettuato tutte le misurazioni ed i calcoli possiamo notare come il segnale d'uscita dell'operazionale viene sfasato di 180°, che la frequenza di taglio superiore è di 75,4 MHZ mentre quella di taglio inferiore è di 7,23 KHZ, ed infine possiamo notare anche come il circuito attua una caduta del guadagno all'aumentare della frequenza.