Studio dell'amplificatore operazionale

Prima di iniziare l'esperienza, abbiamo dovuto collegare gli strumenti:
• Si alimenta l'amplificatore operazionale utilizzando l'alimentatore stabilizzato in modalità Tracking Serie,
otteniamo in questo modo un'alimentazione duale simmetrica. Colleghiamo il morsetto positivo del
master al morsetto contrassegnato con +15 V, il morsetto negativo dello Slave al morsetto contrassegnato
con -15 V, infine uno dei due morsetti centrali (negativo del master oppure positivo dello slave) al
morsetto contrassegnato con il simbolo di massa (GND) del circuito amplificatore.
• Si collega il generatore di funzione all'ingresso IN dell'amplificatore.
• Si collega il canale CH1 (A) dell'oscilloscopio all'ingresso IN dell'amplificatore e il canale CH2 (B) all'uscita
OUT.
La prova si divide in tre parti:
1. Nella prima parte della prova manteniamo costante il valore di R2= 100 KΩ, il segnale d'ingresso Vi= 0,1 V,
variamo il valore della resistenza R1, misuriamo il corrispondente segnale di uscita Vu, calcoliamo il
guadagno Av e verifichiamo il comportamento dell'amplificatore operazionale.
2. Nella seconda parte della prova si vuole rilevare la condizione di linearità nei confronti dell'ampiezza del
segnale d'ingesso. Vogliamo determinare sperimentalmente per quale valore del segnale d'ingresso Vi
l'amplificatore operazionale entra in saturazione (cioè introduce una distorsione del segnale di uscita). Si
prende come costante la frequenza di lavoro pari ad 1 KHz e attraverso il generatore di funzione si varia Vi
assegnando i valori riportati in tabella, attraverso il commutatore presente nel circuito si varia R1.
Sull'oscilloscopio si visualizzano e si misurano Vi e Vu.
3. Data la configurazione invertente dell'amplificatore operazionale verificare con l'oscilloscopio lo
sfasamento tra i due segnali.
Grafico e tabelle dei valori misurati e dei valori calcolati
• Misura del guadagno di tensione al variare di R1
• Misura del guadagno al variare del segnale d'ingresso Vi e determinazione del punto di saturazione
• Comportamento dell'amplificatore operazionale al variare della frequenza (Vi= 0,1 V e R2= 100 KΩ)
Le frequenze di taglio per le due resistenze si verificano a frequenza 5000 Hz (R1= 1 KΩ) e 30000 Hz (R1= 10 KΩ)
• Sono stati eseguiti gli esempi sotto riportati per i valori evidenziati*
• Il grafico della curva di risposta in frequenza viene fornito in allegato alla prova*
Formule usate e calcoli eseguiti
• R2, KΩ
• R1, KΩ
• Vout, V
• Vin, V
Calcoli di esempio svolti nelle tre tabelle
Prima tabella, N1
a.
b.
Seconda tabella, N1
a.
b.
Terza tabella, N1
a.
b.
Conclusione, commento e analisi ottenuta
Un amplificatore operazionale si dice in configurazione invertente quando il segnale d’ingresso è applicato
all’ingresso invertente (-) e il segnale di uscita è sfasato di 180° rispetto al segnale d’ingresso. Lo schema
dell’amplificatore invertente è il seguente:
Tale configurazione è ad anello chiuso ed R2 viene detta resistenza di retroazione.
Si dice ad anello chiuso quando parte dal segnale d'uscita viene riportato in ingresso, ossia si ha una retroazione
(nel nostro caso la reazione è di tipo negativo perché il segnale è riportato sul morsetto invertente).
Nel circuito Vi è la tensione applicata in ingresso, V0 è la tensione d'uscita; R1 ed R2 sono le resistenze che
costituiscono la rete di retroazione.
In questa nuova curva di risposta in frequenza, si nota, rispetto alla curva di risposta in frequenza di un preamplificatore
per piccoli segnali, una sola frequenza di taglio.
Nella curva di risposta in frequenza dell'amplificatore operazionale non è presente la "vecchia frequenza di taglio
definita inferiore" questo perché la perdita di guadagno causate dai condensatori di accoppiamento è pari a zero
in quanto essi non sono presenti, questo perchè l'amplificatore operazionale funziona anche a corrente continua.
Si nota inoltre nel grafico, che, all'aumentare del guadagno diminuisce la frequenza di taglio. Il guadagno in centro
banda è di 108 per R1= 1 KΩ e di 12 per R1= 10 KΩ, nella banda passante il guadagno è di 76 per R1= 1 KΩ e di 8
per R1= 10 KΩ.
Nella curva di risposta ottenuta sono state evidenziate le due frequenze di taglio senza tener conto della
tollerabilità del 30% , si nota in sintesi una certa conformità delle due curve tipica dell'amplificatore operazionale





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