Che cos’è un amplificatore operazionale?

Che cos’è un amplificatore operazionale? Un componente elettronico che amplifica il segnale elettrico; fondamentale in circuiti analogici e digitali.

Che cos’è un amplificatore operazionale?

Un amplificatore operazionale, spesso abbreviato come “op-amp”, è un componente elettronico estremamente versatile utilizzato in molti circuiti analogici. È un dispositivo che amplifica la differenza di tensione tra due ingressi, ottimizzato per ottenere un’uscita proporzionale alla differenza d’ingresso moltiplicata per un grande guadagno.

Struttura di Base

Gli amplificatori operazionali hanno generalmente cinque terminali:

  • Due ingressi: l’ingresso invertente (-) e l’ingresso non invertente (+).
  • Un’uscita.
  • Due terminali per la tensione di alimentazione, solitamente indicati come Vcc (positivo) e Vee (negativo).
  • Concetto di Guadagno

    Il guadagno di un amplificatore operazionale è definito come il rapporto tra la tensione di uscita (Vout) e la differenza di tensione tra gli ingressi (Vin), espresso con la formula:

    Vout = Av * (Vin+ – Vin-)

    Dove Av è il guadagno dell’amplificatore operazionale a circuito aperto, che può essere molto elevato, tipicamente nell’ordine di 106 o più.

    Modalità di Funzionamento

  • Modalità a circuito aperto: In questa modalità, l’uscita dipende direttamente dalla differenza di potenziale tra i due ingressi. Tuttavia, a causa dell’elevatissimo guadagno, anche una piccola differenza di potenziale può portare l’uscita alla saturazione.

  • Modalità a retroazione negativa: Questa è la configurazione più comune, dove una parte dell’uscita viene riportata all’ingresso invertente. Questo permette all’amplificatore di operare linearmente e stabilizzare il guadagno.

  • Utilizzi comuni

    Gli amplificatori operazionali sono utilizzati in una vasta gamma di applicazioni, tra cui:

  • Amplificatori di segnale.
  • Filtri analogici.
  • Oscillatori.
  • Convertitori da tensione a corrente e viceversa.
  • Integratori e derivatori nei circuiti di elaborazione del segnale.
  • Un Circuito Esempio: Amplificatore Invertente

    Consideriamo un comune circuito di amplificatore invertente:

    Il segnale in ingresso (Vin) viene applicato all’ingresso invertente tramite una resistenza (Rin), mentre l’ingresso non invertente è collegato a terra. Una seconda resistenza (Rf) è collegata tra l’uscita e l’ingresso invertente. La tensione di uscita (Vout) è data da:

    Vout = – (Rf / Rin) * Vin

    In questo modo, l’uscita è una versione amplificata e invertita del segnale in ingresso.

    Conclusione

    Gli amplificatori operazionali sono fondamentali nell’elettronica analogica. La loro versatilità e vasta gamma di applicazioni li rendono indispensabili in molte connessioni circuitali. Capire come funzionano gli op-amp e come possono essere utilizzati è cruciale per chiunque sia interessato all’elettronica e all’ingegneria.

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