Misure Termiche e Meccaniche 2

Amplificatori & filtri

Amplificatori

Dal momento che i segnali elettrici prodotti da buona parte dei rivelatori sono caratterizzati da bassa tensione e/o bassa potenza, è spesso necessario amplificarli: nei rivelatori adottati alla trasmissione, alle successive analisi di tipo analogico e/o digitali, alla rappresentazione e alla memorizzazione si chiama amplificatore un dispositivo capace di aumentare l'ampiezza di un segnale senza alterarne la forma d'onda.

Gli amplificatori elettronici sono costituiti da uno o più elementi circuitali attivi; e da una sorgente esterna di energia: gli elementi attivi controllano la potenza erogata dalla sorgente di energia esterna quando vengono pilotati dal segnale di ingresso che è ad un basso livello di potenza.

In questo modo il segnale di ingresso viene riportato in uscita ma ad un livello di potenza maggiore.

Bisogna però tenere presente che un amplificatore per funzionare ha sempre bisogno di una sorgente esterna di energia, che opportunamente controllata eroga al segnale di uscita.

x(t) --> _ty(t)

Amplificatori & filtri

Amplificatori

Dal momento che i segnali elettrici prodotti da buona parte dei trasduttori, sono caratterizzati da bassa tensione e/o bassa potenza, è spesso necessario amplificarli nel trasferirli adatti alla trasmissione, alle successive analisi di tipo analogico e/o digitale, alla rappresentazione e alla memorizzazione.

Si chiama amplificatore un dispositivo capace di aumentare l'ampiezza di un segnale senza alterarne la forma d'onda.

Gli amplificatori elettronici sono costituiti da uno o più elementi circuitali attivi; e da una sorgente esterna di energia; gli elementi attivi controllano la potenza erogata dalla sorgente di energia esterna quando vengono pilotati dal segnale di ingresso, che è ad un basso livello di potenza.

In questo modo il segnale di ingresso viene riprodotto in uscita ma ad un livello di potenza maggiore.

Bisogna però tenere presente che un amplificatore per funzionare ha sempre bisogno di una sorgente esterna di energia, che opportunamente controllata dà luogo al segnale di uscita.

X(t) Y(t)

Si definisce guadagno in ampiezza il rapporto tra l’ampiezza del segnale in uscita e l’ampiezza di quello in ingresso mentre si definisce guadagno di potenza il rapporto tra la potenza del segnale in uscita e la potenza di quello in ingresso.

Si può esprimere in decibel dB:

G_amp = V_out / V_in G_amp(dB) = 20.log₁₀ V_out / V_in

G_pot = P_out / P_in G_pot(dB) = 10.log₁₀ P_out / P_in

Se un segnale attraversa due o più dispositivi in cascata, il guadagno complessivo è dato dalla somma dei singoli guadagni, tutti espressi in decibel.

Nel caso di un amplificatore ideale il comportamento in frequenza è dato da una risposta in frequenza che ha un’ampiezza costante pari al guadagno in ampiezza mentre nel caso reale funziona solo in una certa banda di frequenze il parametro caratteristico è la larghezza di banda data dalla differenza tra la frequenza di taglio superiore ed inferiore che sono le due frequenze alle quali il guadagno di potenza si riduce di 3dB rispetto al valore massimo.

f₀ è detta frequenza di centro banda mentre B = f₂ - f₁ è la banda a 3dB dell’amplificatore.

Lo schema circuitale di un circuito in cui è inserito un amplificatore è realizzato con un resistore, un amplificatore e una resistenza R_L che funge da carico come mostrato inabe_ii_oi_iR_L.

Secondo il teorema di Thevenin se ci poniamo sulla linea a, il trasduttore vede il circuito a valle come una resistenza R_L percorsa dalla corrente i_i in uscita dal trasduttore e viceversa il trasduttore è visto dal circuito a valle come un generatore di tensione e_s, associato ad una resistenza in serie R_sab.

La tensione e_s è quella che si misura quando si scollega il trasduttore dal circuito a valle mentre la resistenza R_s è quella che incontra la corrente i_i nell'attraversare il trasduttore.

Se ci poniamo sulla linea b, il circuito a monte è visto dal carico come un generatore di Thevenin e_o = e_i·A in cui A è il coefficiente di amplificazione dell'amplificatore associato ad una resistenza in serie R_o ed e_o