Amplificatore (ideale) Operazionale Invertente
Non ho capito benissimo il funzionamento
Praticamente la resistenza d'ingresso dell'AO è infinita, quindi non entra corrente, poi:
\(\displaystyle i_{in} = \frac{V_{in}}{R_{in}} \)
\(\displaystyle i_{f} = \frac{V_{f}}{R_{f}} \)
\(\displaystyle V_{out} = -V_f \)
Ora in tutto questo, l'amplificatore operazionale cosa fa? Cioè so cosa fa, da in uscita il negato di \(\displaystyle V_{f} \) solo non ho capito come
Praticamente la resistenza d'ingresso dell'AO è infinita, quindi non entra corrente, poi:
\(\displaystyle i_{in} = \frac{V_{in}}{R_{in}} \)
\(\displaystyle i_{f} = \frac{V_{f}}{R_{f}} \)
\(\displaystyle V_{out} = -V_f \)
Ora in tutto questo, l'amplificatore operazionale cosa fa? Cioè so cosa fa, da in uscita il negato di \(\displaystyle V_{f} \) solo non ho capito come
Risposte
Banalizzando il problema puoi considerare l’amplificatore operazionale come un oggetto con amplificazione in tensione A altissima (per i nostri scopi quasi infinita): questo comporta che, funzionando in controreazione, e dovendo fornire una tensione di uscita Vout finita, la tensione di ingresso tra i suoi morsetti (+ e -) è praticamente zero (Vout/A). Essendo qui il morsetto positivo di ingresso posto a massa, il morsetto negativo risulta al suo stesso potenziale: infatti in questa configurazione si parla di “massa virtuale”.
Inoltre, avendo una amplificazione altissima e dovendo fornire una Vout finita questo comporta anche che la corrente di ingresso (sia sul morsetto + che su quello -) sia praticamente zero.
La corrente su Rin sarà quindi Vin/Rin, e non entrando alcuna corrente nel morsetto meno dell’amplificatore questa sarà la stessa corrente If che scorre su Rf . La tensione di uscita sarà quindi:
Vout = -Rf*If = -Rf*(Vin/Rin). Valore negativo, dato il verso della corrente su Rf rispetto a Vout.
Inoltre, avendo una amplificazione altissima e dovendo fornire una Vout finita questo comporta anche che la corrente di ingresso (sia sul morsetto + che su quello -) sia praticamente zero.
La corrente su Rin sarà quindi Vin/Rin, e non entrando alcuna corrente nel morsetto meno dell’amplificatore questa sarà la stessa corrente If che scorre su Rf . La tensione di uscita sarà quindi:
Vout = -Rf*If = -Rf*(Vin/Rin). Valore negativo, dato il verso della corrente su Rf rispetto a Vout.
Prima di tutto grazie della risposta, però non mi è tutto completamente chiaro
In particolare non ho capito la parte di destra, prende la tensione tra gli ingressi, la amplifica e la butta in uscita. Abbiamo che avendo amplificazione circa infinita, e Vin circa zero, abbiamo qualcosa di finito in uscita. Fin qui ci siamo.
Quindi se ho capito bene, abbiamo tensione uguale a zero sul morsetto meno, l'amplificatore fa uscire una tensione maggiore di zero, quindi abbiamo una tensione su Rf di verso opposto rispetto a quello della corrente. Dunque se è così, a livello analitico ho capito il funzionamento, cioè a formule torna tutto. A livello logico/pratico, invece, non ho capito cosa succede nel circuito.
Ho la corrente Ii che passa per Ri, questa corrente entra in Rf e va al morsetto di uscita. Ma allora cosa provoca l'amplificazione? La corrente in uscita dall'amplificatore? E ma allora come fa Rf a influenzare l'amplificazione se è esterna all'amplificatore stesso?
Una mia ipotesi è che nella realtà abbiamo una tensione in ingresso all'amplificatore, Rf mi indica quanta corrente viene "presa" dal canale di sopra, l'altra andrà a generare la differenza di potenziale tra i morsetti dell'amplificatore, quest'ultima verrà amplificata e mandata in uscita. Se così fosse, non ho capito perché è cambiata di segno
In particolare non ho capito la parte di destra, prende la tensione tra gli ingressi, la amplifica e la butta in uscita. Abbiamo che avendo amplificazione circa infinita, e Vin circa zero, abbiamo qualcosa di finito in uscita. Fin qui ci siamo.
Vout = -Rf*If = -Rf*(Vin/Rin). Valore negativo, dato il verso della corrente su Rf rispetto a Vout.
Quindi se ho capito bene, abbiamo tensione uguale a zero sul morsetto meno, l'amplificatore fa uscire una tensione maggiore di zero, quindi abbiamo una tensione su Rf di verso opposto rispetto a quello della corrente. Dunque se è così, a livello analitico ho capito il funzionamento, cioè a formule torna tutto. A livello logico/pratico, invece, non ho capito cosa succede nel circuito.
Ho la corrente Ii che passa per Ri, questa corrente entra in Rf e va al morsetto di uscita. Ma allora cosa provoca l'amplificazione? La corrente in uscita dall'amplificatore? E ma allora come fa Rf a influenzare l'amplificazione se è esterna all'amplificatore stesso?
Una mia ipotesi è che nella realtà abbiamo una tensione in ingresso all'amplificatore, Rf mi indica quanta corrente viene "presa" dal canale di sopra, l'altra andrà a generare la differenza di potenziale tra i morsetti dell'amplificatore, quest'ultima verrà amplificata e mandata in uscita. Se così fosse, non ho capito perché è cambiata di segno
Quello che succede nel circuito è che l’amplificatore in controreazione, amplificando moltissimo la tensione differenziale fra i suoi morsetti di ingresso (+ e -), genera una tensione di uscita tale da annullare (quasi del tutto) questa stessa tensione differenziale: per fare questo si serve proprio del partitore resistivo esterno fra Rin e Rf.
In sostanza, applicando la sovrapposizione degli effetti, la tensione sul morsetto meno diventa:
(V-) = -(Vout/A) = 0 = Vin* (Rf/(Rin+Rf)) + Vout*(Rin/(Rin+Rf))
E quindi, semplificando:
Vout/Vin = - Rf/Rin
Attenzione che, in questo modo, l'amplificatore genera una tensione di uscita necessariamente negativa rispetto a quella di ingresso. Ad esempio, se le resistenze Rin e Rf hanno eguale valore risulta: Vout = -Vin
In sostanza, applicando la sovrapposizione degli effetti, la tensione sul morsetto meno diventa:
(V-) = -(Vout/A) = 0 = Vin* (Rf/(Rin+Rf)) + Vout*(Rin/(Rin+Rf))
E quindi, semplificando:
Vout/Vin = - Rf/Rin
Attenzione che, in questo modo, l'amplificatore genera una tensione di uscita necessariamente negativa rispetto a quella di ingresso. Ad esempio, se le resistenze Rin e Rf hanno eguale valore risulta: Vout = -Vin
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