Soggetti:
- Introduzione all'amplificatore operazionale
- Amplificatore creativo
- Amplificatore non inventivo
- Differenza / Amplificatore differenziale
- Addizionatore di inventario
Introduzione all'amplificatore operazionale:
Opamp sta per amplificatore operazionale; in olandese significa: amplificatore operazionale. Gli amplificatori operazionali vengono utilizzati nei circuiti integrati (come sui circuiti stampati dei computer) con un fattore di guadagno molto elevato, che amplifica la tensione di ingresso (ad esempio di un sensore). Il segnale amplificato è quindi adatto come segnale di ingresso per un dispositivo di controllo, come l'ECU. Il fattore di amplificazione può arrivare fino a 100.000 e oltre.
Il fattore di amplificazione può essere ridotto utilizzando resistori, in modo che la tensione di uscita non possa mai superare il valore massimo (precedentemente).
La figura mostra il simbolo di un amplificatore operazionale. I collegamenti VS+ e VS – vengono spesso omessi.
Quando si verifica una differenza di tensione tra l'amplificatore operazionale e la tensione sul + è maggiore di quella sul -, la tensione di uscita viene amplificata. Al contrario, quando il – è maggiore del +, la tensione di uscita viene amplificata negativamente. Questo può essere utilizzato consapevolmente con un amplificatore inventivo. Con un amplificatore inventato la tensione di uscita sarà negativa. Si alterneranno anche i segni più e meno nell'immagine dell'amplificatore operazionale. Come viene ora rappresentato l'amplificatore operazionale, è un amplificatore che non inventa. La tensione di uscita sarà positiva.
Inventare l'amplificatore operazionale:
L'ingresso positivo dell'amplificatore operazionale è collegato a terra. La tensione positiva è quindi sempre 0. I valori di resistenza determinano il fattore di amplificazione (A). La tensione "U in" può essere un segnale del sensore amplificato alla ECU collegata all'uscita U out.
Con un amplificatore operazionale inventato, il fattore di amplificazione può essere calcolato con la seguente formula:
Segue ora un esempio di calcolo con U in = 1 Volt e U in = 4 Volt. Moltiplicando trasversalmente le frazioni, la tensione U in viene moltiplicata per il fattore di amplificazione. Questo calcola la tensione di uscita (U out).
Quando si aumenta il fattore di guadagno (ad esempio a 100) si vedrà che con un incremento minimo della U in, la U out aumenta molto velocemente. Non dimenticare mai che la tensione di uscita dell'amplificatore operazionale inventore è negativa.
R1 = 10kΩ = 10000Ω
R2 = 20kΩ = 20000Ω
Amplificatore operazionale non inventato:
Confronta l'amplificatore operazionale che non ha inventato con l'amplificatore operazionale che ha inventato. La differenza è, come suggerisce il nome, che questo amplificatore operazionale non inventa (inverte) la tensione. La tensione in uscita è quindi positiva. Eseguiamo il seguente calcolo in modo semplice, moltiplicando il fattore di amplificazione A per la tensione di ingresso.
R1 = 10kΩ = 10000Ω
R2 = 20kΩ = 20000Ω
Differenza/Amplificatore differenziale:
L'amplificatore differenziale/differenza confronta i 2 segnali di ingresso (U in 1 e U in 2) e poi li amplifica. La figura seguente confronta le tensioni U in 1 e U in 2. Questi sono 2 e 4 Volt. La differenza tra questi è di 2 Volt. Questo è amplificato dal fattore di guadagno, che dipende dai valori di resistenza R1 e R2:
U in 1 = 2 Volt
U in 2 = 4 Volt
R1 = 10kΩ
R2 = 20kΩ
R3 = 10kΩ
R4 = 20kΩ
Addizionatore di inventario:
Il calcolo del sommatore inventante può essere effettuato in due modi. Il modo più semplice è che i resistori R2, R1 e R2 abbiano tutti gli stessi valori di resistenza dell'esempio (modo 3). Se questi resistori non sono uguali tra loro (ad esempio R2 ha un valore diverso da R1 e R2), è necessario utilizzare il metodo 3:
U in 1 = 0,1 Volt
U in 2 = 0,2 Volt
U in 3 = 0,3 Volt
R1 = 2,5 kΩ
R2 = 2,5 kΩ
R3 = 2,5 kΩ
R4 = 10 kΩ
Modo 1 (R1, R2 e R3 non sono uguali)
Modo 2 (R1, R2 e R3 sono uguali)
