Come utilizzare un amplificatore operazionale come amplificatore invertente?

Scopri come utilizzare un amplificatore operazionale come amplificatore invertente, capire il circuito, le connessioni e il miglioramento del segnale elettrico.

Come utilizzare un amplificatore operazionale come amplificatore invertente?

Un amplificatore operazionale, o op-amp, è un componente elettronico versatile che può essere utilizzato in vari modi, uno dei quali è come amplificatore invertente. In questa configurazione, l’amplificatore operazionale inverte e amplifica il segnale in ingresso. Vediamo come realizzare un amplificatore invertente passo per passo.

Componenti necessari

Amplificatore operazionale (ad esempio, LM741)

Resistori (due resistenze, R_in e R_f)

Sorgente di alimentazione (dual power supply se necessario, ad esempio ±15V)

Cavi di collegamento

Breadboard o PCB per il montaggio

Schema del circuito

Lo schema del circuito di un amplificatore invertente con un op-amp è abbastanza semplice. Ecco i passaggi per realizzarlo:

Collega la resistenza R_in tra il terminale ingresso invertente (–) dell’op-amp e il segnale di ingresso (V_in).

Collega la resistenza R_f tra il terminale ingresso invertente (–) dell’op-amp e l’uscita dell’op-amp (V_out).

Collega il terminale ingresso non invertente (+) dell’op-amp a terra (0V).

Collega il positivo e il negativo della sorgente di alimentazione rispettivamente ai pin di alimentazione dell’op-amp.

Ecco un esempio di schema del circuito:

      Vin ---- Rin ----|-\          +Vcc
                           |    |    LM741 O---------| Vout
                          GND   /-\          -Vcc

Formula di guadagno

Il guadagno (A) di un amplificatore invertente è determinato dai valori dei due resistori R_f e R_in. La formula del guadagno è la seguente:

A = -\(\frac{R_f}{R_in\)

Il segno negativo indica che il segnale in uscita sarà invertito rispetto al segnale in ingresso.

Esempio pratico

Prendiamo un esempio pratico per chiarire meglio il concetto. Supponiamo di avere:

R_in = 1 kΩ

R_f = 10 kΩ

Allora il guadagno dell’amplificatore invertente sarà:

A = -\(\frac{10 kΩ}{1 kΩ}\) = -10

Se l’ingresso V_in è 1V, allora l’uscita V_out sarà:

V_out = A * V_in = -10 * 1V = -10V

Conclusione

Un amplificatore operazionale può essere facilmente configurato come amplificatore invertente con pochi componenti. Basta collegare due resistori nei modi descritti e utilizzare la formula di guadagno per determinare l’uscita desiderata. Questa configurazione è ampiamente utilizzata in applicazioni elettroniche grazie alla sua semplicità e versatilità.