Un normale amplificatore possiede un ingresso e un'uscita. Ovviamente avremo anche un ingresso per l'alimentazione (non visualizzato in figura). Indichiamo con A il guadagno di tensione, con Vi la tensione in ingresso e con Vu la tensione in uscita.
Quindi
Vu = A Vi
Un amplificatore operazionale differisce per qualcosa che salta subito agli occhi: ha due ingressi. L'uscita è unica.
I due ingressi vengono indicati come non invertente (+) e invertente (-) e il dispositivo amplifica la differenza delle tensioni in ingresso (amplificatore differenziale)
Vu = A (V1 - V2)
Se ho un solo segnale da amplificare, basta porre l'altro ingresso a massa (potenziale zero) per ottenerne l'amplificazione. Infatti
Vu = A (V1 - 0) = A V1
Applicando il segnale all'ingresso invertente e ponendo a massa l'ingresso non invertente, otterrò la stessa amplificazione, ma con inversione.
Vu = A (0 - V2) = - A V2
CARATTERISTICHE
Altre caratteristiche rilevanti di un amplificatore operazionale sono:
- L'elevato guadagno impone l'estrema vicinanza dei potenziali presenti sui due ingressi.
Infatti, ad esempio, con un guadagno pari a 100000 (centomila) un solo volt di differenza tra i due ingressi dovrebbe portare a una tensione di uscita pari a 100000 volt. Cosa del tutto improponibile. Ne consegue che, per evitare di portare in saturazione un amplificatore operazionale, la differenza tra i due ingressi deve essere decisamente più bassa del volt. Possiamo concludere che i potenziali presenti sui due ingressi devono essere molto vicini.
- L'elevata impedenza di ingresso fa si che l'operazionale presenti una corrente trascurabile (teoricamente nulla) in ingresso.
- La bassa impedenza di uscita fa si che l'operazionale sia in grado di erogare in uscita una corrente relativamente elevata.
ALIMENTAZIONE
L'alimentazione è solitamente di tipo duale ovvero si applicano due potenziali, uno positivo +Vcc e uno negativo -Vcc.
A titolo di esempio si possono riportare valori tipici di ±15 V per l'alimentazione con un massimo di ±12 V per la tensione di uscita.
Un amplificatore operazionale si presenta come circuito integrato
esempio di come si può presentare un amplificatore operazionale
C M R R
Common Mode Rejection Ration - Rapporto di reiezione di modo comune
