Dubbio su Op-Amp
Ho un dubbio, che penso sia qualcosa di abbastanza stupido, ma proprio non riesco a giustificarmelo. Gli amplificatori che vedete in figura, sono amplificatori ideali, la messa a terra non è disegnata, ma ovviamente c'è.
questo è il circuito che ho, e con il teorema di millman si trova facilmente l'uscita.
Quello che mi chiedo è perchè tutto ciò che è a sinistra dell'amplificatore, non si possa sostituire con un generatore di tensione da 6 volt, come mostrato nella figura qui sotto.
questo è il circuito che ho, e con il teorema di millman si trova facilmente l'uscita.
Quello che mi chiedo è perchè tutto ciò che è a sinistra dell'amplificatore, non si possa sostituire con un generatore di tensione da 6 volt, come mostrato nella figura qui sotto.
Risposte
scusate, il secondo disegno è sbagliato, non considerate la resistenza R1, e fate finta ci sia un cortocircuito
Premesso che collegato in quel modo non credo che quell'amplificatore funzionerebbe molto bene (hai provato a simularlo con QUCS?), vista la controreazione sul morsetto non invertente e premesso anche che non capisco la tua precisazione sulla sua "messa a terra", non vedo la necessità di usare Millman e non capisco nemmeno il perchè ti sia venuta l'idea di andare a sostituire la parte di sinistra con un unico GIT da 6 volt, sostituzione che non renderebbe di certo equivalente il circuito ottenuto.
Potresti spiegarti meglio?
Potresti spiegarti meglio?
Uso Millman perchè non ho bisogno di calcolarmi nessuna corrente, e ci metto poco tempo.
Ho simulato con SPICE e mi vengono -49V in uscita, che è il valore che ho calcolato con Millman.
tra il + e il - dell'amplificatore ideale ci sono 0 volt, sommandolo a quel generatore sulla destra, significa che sul parallelo di sinistra cadono 6 volt. Quindi pensavo che conoscendo la tensione, avrei potuto sostituire tutto con un generatore di tensione.
la precisazione sulla messa a terra l'ho fatta perchè non è disegnata.
Ho simulato con SPICE e mi vengono -49V in uscita, che è il valore che ho calcolato con Millman.
tra il + e il - dell'amplificatore ideale ci sono 0 volt, sommandolo a quel generatore sulla destra, significa che sul parallelo di sinistra cadono 6 volt. Quindi pensavo che conoscendo la tensione, avrei potuto sostituire tutto con un generatore di tensione.
la precisazione sulla messa a terra l'ho fatta perchè non è disegnata.
"Flamber":
Uso Millman perchè non ho bisogno di calcolarmi nessuna corrente, e ci metto poco tempo.
Con Millman le correnti te le calcoli lo stesso tutte, credimi.
"Flamber":
Ho simulato con SPICE e mi vengono -49V in uscita, che è il valore che ho calcolato con Millman.
Possiamo sapere con quale simulatore SPICE? ... dallo schema avrei detto QUCS, ma probabilmente mi sono sbagliato e così pure mi sa che sbaglio io, ma non ottengo il tuo stesso risultato (se quelli che vedo nello schema sono i valori corretti dei parametri circuitali).
Ripeto, mi sa che c'è un errore in quello schema, forse hai invertito i morsetti di ingresso dell'operazionale, sbaglio?
"Flamber":
tra il + e il - dell'amplificatore ideale ci sono 0 volt, sommandolo a quel generatore sulla destra, significa che sul parallelo di sinistra cadono 6 volt.
Non ci son dubbi che ci siano 6 volt, ma non puoi sostituire quel parallelo con un GIT altrimenti avrai un'uscita nulla, non credi?
"Flamber":
... la precisazione sulla messa a terra l'ho fatta perchè non è disegnata.
Scusami ma non penso si mettano a "a terra" gli amplificatori operazionali.
Ti rispondo punto per punto, in modo da essere più chiaro.
1) Ho trovato più comodo usare Millma, ma comunque, mi rendo conto ci siano altri modi per risolverlo.
2) Ho usato 5Spice. Per curiosità, che risultato hai ottenuto? COmunque, trattandosi di un amplificatore operazionale ideale, non dovrebbe fare alcuna differenza tra quale è l'ingresso + e l'ingresso -? Alla fine sappiamo che la corrente che entra in quei morsetti è nulla e che tra i due non c'è tensione. Cosa cambia se si invertono? Ho paura di avere qualche lacuna concettuale al riguardo.
3) Si hai ragione, errore mio!
4) Probabilmente non ho capito qualcosa, ma a p.96 di "Circuiti Elettrici" di Renzo Perfetti, c'è scritto "...Si noti che il collegamento a terra è essenziale nel funzionamento dell'operazionale. In particolare, senza di esso sarebbe violata la KCL! A volte, negli schemi tale collegamento potrebbe essere omesso, per semplicità, ma bisogna ricordare che esso è sempre presente."
1) Ho trovato più comodo usare Millma, ma comunque, mi rendo conto ci siano altri modi per risolverlo.
2) Ho usato 5Spice. Per curiosità, che risultato hai ottenuto? COmunque, trattandosi di un amplificatore operazionale ideale, non dovrebbe fare alcuna differenza tra quale è l'ingresso + e l'ingresso -? Alla fine sappiamo che la corrente che entra in quei morsetti è nulla e che tra i due non c'è tensione. Cosa cambia se si invertono? Ho paura di avere qualche lacuna concettuale al riguardo.
3) Si hai ragione, errore mio!
4) Probabilmente non ho capito qualcosa, ma a p.96 di "Circuiti Elettrici" di Renzo Perfetti, c'è scritto "...Si noti che il collegamento a terra è essenziale nel funzionamento dell'operazionale. In particolare, senza di esso sarebbe violata la KCL! A volte, negli schemi tale collegamento potrebbe essere omesso, per semplicità, ma bisogna ricordare che esso è sempre presente."
"Flamber":
... Ho trovato più comodo usare Millma, ma comunque, mi rendo conto ci siano altri modi per risolverlo.
Ecco, appunto, e io ti consiglio proprio di esercitarti con tutti i vari metodi e non accontentarti di conoscerne uno solo; Millman poi è applicabile solo in casi particolari.
"Flamber":
... Ho usato 5Spice.
Ho provato per curiosità a scaricarlo e incredibile a dirsi, 5Spice fornisce l'uscita corretta anche con i morsetti di ingresso dell'operazionale scambiati, senza fare una piega
(i miei complimenti agli autori del software 
), se posso darti un consiglio disinstallalo immediatamente e scaricati LTspice che è completamente FREE ed è un software di Alto Livello utilizzatissimo nel settore elettronico. 
"Flamber":
... Per curiosità, che risultato hai ottenuto?
Ti rispondo con il metodo che avrei usato io, ovvero una KCL al nodo del morsetto invertente (che dovrebbe essere quello superiore) : scegliendo il verso della corrente su R5 a destra
$i_{R_5}=(V_1-V_4)/R_1+(V_2-V_4)/R_2+(V_3-V_4)/R_2-V_4/R_4=1/4mA$
e quindi la tensione in uscita
$V_4-R_5i_5 =6-25=-19 V$
sempre che i tre generatori sinistri siano da 6,10,12 volt.
"Flamber":
... COmunque, trattandosi di un amplificatore operazionale ideale, non dovrebbe fare alcuna differenza tra quale è l'ingresso + e l'ingresso -? ... Cosa cambia se si invertono? Ho paura di avere qualche lacuna concettuale al riguardo.
Se mi rispondi in questo modo, scusa se mi permetto, ma direi che la lacuna è proprio Grande.
"Flamber":
... Probabilmente non ho capito qualcosa, ma a p.96 di "Circuiti Elettrici" di Renzo Perfetti, c'è scritto "...Si noti che il collegamento a terra è essenziale nel funzionamento dell'operazionale.
Se il Perfetti ha scritto una tale assurdità, direi che dovrebbe andare anche Lui a colmare le sue lacune elettrotecniche-elettroniche
Giusto per un ripasso in materia di Terra, massa e riferimento, vedi per esempio questo articolo del mio caro amico IsidoroKZ
http://www.electroyou.it/isidorokz/wiki ... iferimento
Scusami ma non ho troppa praticità con il forum, e non riesco a spezzare il quote, quindi continuo a rispondere per punti.
1) Ho provato anche con un altro metodo, e mi viene sempre -49V, così come diceva il software.
2) Provo a scaricarlo, ed vedo che uscita mi da.
3) Ho calcolato le correnti che passano nei quattro resistori sulla sinistra, le ho sommate, ho trovato la corrente che passa sul resistore in alto, e facendo la KVL mi viene sempre un risultato di -49V.
4) Permettiti pure, possono solo essere critiche costruttive. Se sto chiedendo qualcosa del genere magari le mie lacune sono davvero grandi. Tuttavia, continuo a non capire. Non pensare al amplificatore operazionale, ma pensa ad un tripolo generico, con 4 uscite, sui morsetti di sinistra non ci deve essere corrente, e tra i due, la tensione deve essere nulla, non riesco proprio a capire perchè si debba mettere il + o il -, non mi sembra cambi nulla, intendo per l'IDEALE, non per il reale.
5) Cito anche il libro del mio professore "L'amplificatore operazionale ideale ha quattro terminali, uno positivo, uno negativo (terminali di ingresso), un terminale di uscita, ed un terminale di riferimeto detto ground, a potenziale zero"
Ora è anche possibile che due libri diversi di elettrotecnica universitari si sbaglino, ma a questo punto mi viene il dubbio che ci stiamo riferenso a due componenti diversi.
Potresti dirmi quali sono le equazioni caratteristiche dell'amplificatore operazionale del quale parli?
1) Ho provato anche con un altro metodo, e mi viene sempre -49V, così come diceva il software.
2) Provo a scaricarlo, ed vedo che uscita mi da.
3) Ho calcolato le correnti che passano nei quattro resistori sulla sinistra, le ho sommate, ho trovato la corrente che passa sul resistore in alto, e facendo la KVL mi viene sempre un risultato di -49V.
4) Permettiti pure, possono solo essere critiche costruttive. Se sto chiedendo qualcosa del genere magari le mie lacune sono davvero grandi. Tuttavia, continuo a non capire. Non pensare al amplificatore operazionale, ma pensa ad un tripolo generico, con 4 uscite, sui morsetti di sinistra non ci deve essere corrente, e tra i due, la tensione deve essere nulla, non riesco proprio a capire perchè si debba mettere il + o il -, non mi sembra cambi nulla, intendo per l'IDEALE, non per il reale.
5) Cito anche il libro del mio professore "L'amplificatore operazionale ideale ha quattro terminali, uno positivo, uno negativo (terminali di ingresso), un terminale di uscita, ed un terminale di riferimeto detto ground, a potenziale zero"
Ora è anche possibile che due libri diversi di elettrotecnica universitari si sbaglino, ma a questo punto mi viene il dubbio che ci stiamo riferenso a due componenti diversi.
Potresti dirmi quali sono le equazioni caratteristiche dell'amplificatore operazionale del quale parli?
"Flamber":
1) Ho provato anche con un altro metodo, e mi viene sempre -49V, così come diceva il software..
..Ho calcolato le correnti che passano nei quattro resistori sulla sinistra, le ho sommate, ho trovato la corrente che passa sul resistore in alto, e facendo la KVL mi viene sempre un risultato di -49V.
Ho fatto anch'io così, ma probabilmente ho usato i valori errati di tensioni e resistenze; nella prima relazione dell'ultimo post ho infatti determinato la corrente 0.25mA e poi ho ricavato la tensione di uscita, hai letto cosa ho scritto?
Potresti postare i tuoi calcoli o quantomeno precisare i valori di quei tre generatori di tensione e di quelle tre resistenze serie? ... io ho usato 6V 10k, 10V 20k, 12V 30k.
"Flamber":
Tuttavia, continuo a non capire. Non pensare al amplificatore operazionale, ma pensa ad un tripolo generico, con 4 uscite, sui morsetti di sinistra non ci deve essere corrente, e tra i due, la tensione deve essere nulla, non riesco proprio a capire perchè si debba mettere il + o il -, non mi sembra cambi nulla, intendo per l'IDEALE, non per il reale.
Anch'io mi riferisco all'ideale.
Chissà perchè li indichino con due quei due diversi segni quei due ingressi, ad ogni modo non mi metto di certo a spiegarti il perché, io sono solo un "idraulico" rischierei solo di farti fare confusione.
"Flamber":
5) Cito anche il libro del mio professore "L'amplificatore operazionale ideale ha quattro terminali, uno positivo, uno negativo (terminali di ingresso), un terminale di uscita, ed un terminale di riferimeto detto ground, a potenziale zero"
Forse non mi sono spiegato, non è che io neghi la necessità della presenza di un punto di riferimento a potenziale zero al quale "riferire" i potenziali dei terminali dell'operazionale ovvero rispetto al quale andare a misurare le tensioni (spesso sottinteso ed evidenziato solo nel caso si vada a modellare l'AO esplicitando il generatore comandato di tensione d'uscita), sto riferendomi alla terminologia usata, ovvero a quell'errato modo di indicare come "messa a terra" quel "riferimento a zero", ovvero sto solo dicendo che "la messa a terra" si usa per una lavatrice, non per un operazionale ... non hai dato un occhio a quell'articolo che ti ho linkato?
No il primo generatore è da 9V, c'era un errore nell'immagine.
Ho letto l'articolo che mi hai linkato, e mi rendo conto di aver usato "messa a terra" in modo improprio, ma questo avevo letto sul Perfetti, quindi mi ero fidato. Ad ogni modo, si, intendevo un potenziale di riferimento.
Probabilmente comunque, c'è un malinteso di base, io intendevo solo dire che, ad esempio nei due circuiti qui sotto, calcoli la stessa uscita. (O sbaglio?)
Ho letto l'articolo che mi hai linkato, e mi rendo conto di aver usato "messa a terra" in modo improprio, ma questo avevo letto sul Perfetti, quindi mi ero fidato. Ad ogni modo, si, intendevo un potenziale di riferimento.
Probabilmente comunque, c'è un malinteso di base, io intendevo solo dire che, ad esempio nei due circuiti qui sotto, calcoli la stessa uscita. (O sbaglio?)
"Flamber":
No il primo generatore è da 9V, c'era un errore nell'immagine.
Ecco spiegato l'arcano, io purtroppo la sfera di cristallo non ce l'ho ancora.
"Flamber":
Ho letto l'articolo che mi hai linkato, e mi rendo conto di aver usato "messa a terra" in modo improprio, ma questo avevo letto sul Perfetti, quindi mi ero fidato.
Come vedi non ci si può sempre fidare nemmeno dei testi "universitari"; se vui un consiglio sui dei buoni testi dai un occhio qui sotto
http://www.electroyou.it/isidorokz/wiki ... ti-e-altro
per quanto riguarda gli operazionali io ti consiglio quello del Grande Sergio Franco
http://books.google.it/books?id=7BtGAQA ... edir_esc=y
"Flamber":
Probabilmente comunque, c'è un malinteso di base, io intendevo solo dire che, ad esempio nei due circuiti qui sotto, calcoli la stessa uscita. (O sbaglio?)
Sbagli, il primo circuito non è un amplificatore (come invece lo è il secondo) ma bensì un comparatore di soglia con isteresi (un trigger di Schmitt ); con quella controreazine positiva il punto di funzionamento andrà infatti ad evolvere portando la tensione d'uscita a saturare o verso l'alimentazione positiva o verso quella negativa e di conseguenza l'ipotesi di funzionamento in zona lineare con i due ingressi a potenziali uguali (molto prossimi fra loro) viene a cadere.
Volendo sarebbe anche semplice andare a vedere cosa succederebbe con quei particolari valori dei parametri, ma sarebbe necessario conoscere il valore delle tensione di alimentazione, a seconda del quale si potrebbe andare a precisare se con quei sei volt sul morsetto invertente, l'uscita si trovi saturata sul negativo o se risulti invece indeterminata nel segno della saturazione.
Ad ogni modo, visto il rapporto di partizione 10 fra i due resistori, l'uscita dovrebbe riuscire a portarsi sopra i 30 volt per riuscire a portare il morsetto non invertente (+) "sopra" i sei volt del morsetto invertente (-) e quindi, visto che raramente le alimentazioni sono così alte, con molta probabilità ti troverai un'uscita saturata ad un valore prossimo al negativo dell'alimentazione.
Ma esiste una tensione per la quale quei due circuiti si comportano allo stesso modo?
A questo punto penso proprio che stiamo parlando di due cose diverse.
L'amplificatore operazionale ideale, ci è stato presentato nel corso (e nel libro) semplicemente come un doppio bipolo avente due morsetti di ingresso nei quali non passa corrente,e tra i quali non c'è tensione, qualunque siano i valori di tensione applicati esternamente, e qualunque sia il carico sull'uscita. Ti ritrovi con questa definizione?
Perchè facendo i conti con questi presupposti, mi pare proprio che i due circuiti di prima abbiano la stessa uscita.
La caratteristica reale e tutte le implicazioni di cui parli, penso verranno presentate nel corso di elettronica che inizierò a settimane, nel quale c'è tutta l'implementazione degli amplificatori con i mosfet.
A questo punto penso proprio che stiamo parlando di due cose diverse.
L'amplificatore operazionale ideale, ci è stato presentato nel corso (e nel libro) semplicemente come un doppio bipolo avente due morsetti di ingresso nei quali non passa corrente,e tra i quali non c'è tensione, qualunque siano i valori di tensione applicati esternamente, e qualunque sia il carico sull'uscita. Ti ritrovi con questa definizione?
Perchè facendo i conti con questi presupposti, mi pare proprio che i due circuiti di prima abbiano la stessa uscita.
La caratteristica reale e tutte le implicazioni di cui parli, penso verranno presentate nel corso di elettronica che inizierò a settimane, nel quale c'è tutta l'implementazione degli amplificatori con i mosfet.
"Flamber":
A questo punto penso proprio che stiamo parlando di due cose diverse.
Può anche essere, ormai non mi stupisco più di nulla a proposito dei nuovi corsi H-demici; senza dubbio se non vi hanno nemmeno accennato all'instabilità di quella configurazione e vi hanno lasciato credere che morsetto invertente e non invertente "... pari sono", hai ragione. ...
Ma io a questo punto mi faccio la classica domanda ... "ma dove andremo a finire di questo passo? "
Giusto una curiosità, se posso osare: in quale università stai studiando?
Studio al Politecnico di Torino, ma penso che il professore non cambi le esercitazioni da almeno 10 anni, e soprattutto la prima edizione del Perfetti (largamente usato in tutte le facoltà di ingegneria) è del 2003, e riporta esattamente questa definizione dell'amplificatore ideale:
$i_(_)=0$ ; $i_+=0$ ; $v_d=0$
non aggiunge nient'altro. Poi, c'è un capitolo sull'amplificatore reale, con relativa caratteristica ecc.
Non a caso 5Spice, basato su Cadence, con l'amplificatore ideale (almeno per come lo intendo io, o meglio il Perfetti) non mi da alcuna differenza in uscita invertendo i morsetti. Storia diversa se nella libreria scelgo un amplificatore reale (sempre per come lo intende il Perfetti).
Per farti un altro esempio, il libro di elettrotecnica definisce il diodo ideale come:
$v
che essenzialmente è una schifezza di definizione, perchè almeno, per farla un po' meno sporca, potrebbero dire
$v
Un qualsiasi libro di dispositivi a semiconduttore, come ad esempio quello di Sze, invece, definisce invece diodo ideale quello con caratteristica:
$I=I_o(e^(V/(kT))-1)$
(dove $I_o$ è la corrente inversa di saturazione)
Mentre, sempre nel corso di dispositivi, il diodo reale è stato presentato corredato dalle resistenze serie del lato n e del lato p, della tensione di breakdown, delle capacità di diffusione e svuotamento e del contributo dato dalla generazione termica alla corrente inversa. ecc.
Stessa cosa, nel corso di elettrotecnica, accade per i transistor. Vengono introdotti, ed utilizzati, sempre come se fossero in regione attiva diretta. In altre parole si fa valere il modello di piccolo segnale sempre, e ciò è chiaramente sbagliato. Bisognerebbe tenere conto della regione di saturazione, bisognerebbe tenere conto dell'effetto della modulazione della lunghezza della base (o Early), del breakdown ecc.
Capisco che quelle del perfetti possano essere semplificazioni un po' naive, ma essendo un corso base di elettrotecnica, si focalizza quasi esclusivamente sui dispositivi lineari. Per diodi, amplificatori, transistor bipolari, mosfet ecc. c'è un intero corso al secondo semestre.
In definitiva, quindi, possiamo stare tranquilli, penso che "andremo a finire" esattamente dove vanno a finire gli ingegneri.
$i_(_)=0$ ; $i_+=0$ ; $v_d=0$
non aggiunge nient'altro. Poi, c'è un capitolo sull'amplificatore reale, con relativa caratteristica ecc.
Non a caso 5Spice, basato su Cadence, con l'amplificatore ideale (almeno per come lo intendo io, o meglio il Perfetti) non mi da alcuna differenza in uscita invertendo i morsetti. Storia diversa se nella libreria scelgo un amplificatore reale (sempre per come lo intende il Perfetti).
Per farti un altro esempio, il libro di elettrotecnica definisce il diodo ideale come:
$v
che essenzialmente è una schifezza di definizione, perchè almeno, per farla un po' meno sporca, potrebbero dire
$v
Un qualsiasi libro di dispositivi a semiconduttore, come ad esempio quello di Sze, invece, definisce invece diodo ideale quello con caratteristica:
$I=I_o(e^(V/(kT))-1)$
(dove $I_o$ è la corrente inversa di saturazione)
Mentre, sempre nel corso di dispositivi, il diodo reale è stato presentato corredato dalle resistenze serie del lato n e del lato p, della tensione di breakdown, delle capacità di diffusione e svuotamento e del contributo dato dalla generazione termica alla corrente inversa. ecc.
Stessa cosa, nel corso di elettrotecnica, accade per i transistor. Vengono introdotti, ed utilizzati, sempre come se fossero in regione attiva diretta. In altre parole si fa valere il modello di piccolo segnale sempre, e ciò è chiaramente sbagliato. Bisognerebbe tenere conto della regione di saturazione, bisognerebbe tenere conto dell'effetto della modulazione della lunghezza della base (o Early), del breakdown ecc.
Capisco che quelle del perfetti possano essere semplificazioni un po' naive, ma essendo un corso base di elettrotecnica, si focalizza quasi esclusivamente sui dispositivi lineari. Per diodi, amplificatori, transistor bipolari, mosfet ecc. c'è un intero corso al secondo semestre.
In definitiva, quindi, possiamo stare tranquilli, penso che "andremo a finire" esattamente dove vanno a finire gli ingegneri.
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo