Dubbi sugli amplificatori operazionali

[aldo77]

Salve,
avrei qualche dubbio sugli amplificatori operazionali...

Quesito 1:



Supponendo l'ampl. operaz. ideale il morsetto + avrà potenziale uguale del morsetto - quindi 0 volt.
La corrente che scorre sarà I=Vin/R1 che poi è quella che scorre su R2 allora Vo=-(Vin/R1)*R2=-Vin*(R1/R2)
Corretto??

Se adesso inverto il morsetto invertente con quello non invertente ovvero



applicando lo stesso ragionamento il risultato dovrebbe essere identico...
Quindi mi domando, è indifferente usare l'ingresso invertente o non invertente?? mah....

Quesito 2:

Configurazione buffer



Ad occhio e croce dovrebbe funzionare e in uscita dovrei ritrovare la tensione di ingresso... corretto?
Domanda che si rifà al quesito 1: ma se io scambio morsetti invertente e non invertente il buffer funziona in maniera identica? mah2...

Quesito 3:

Dov'e' che sbaglio???



Non funziona come buffer... ovvero se Vin è o zero o Vcc in uscita ho sempre una tensione prossima a Vcc... come mai???

L'operazionale è il TL061CN e da datasheet i morsetti sono:
2 - Inverting input
3 - Non-inverting input
4 - Vcc-
6 - Output
7 - Vcc+

Thanks

[frankytop]

Allora nel primo schema in realtà si ha un feed back positivo cioè se in ingresso hai per esempio un valore >0 questo entrando nell'ingresso non invertente lo ritroverai in uscita e reintrodotto in ingresso amplificato di un fattore elevato dato dal guadagno proprio dell'operazionale.

L'operazionale collegato in quella configurazione non lavora in modo lineare per cui in uscita in realtà avrai sempre una Vo prossima alla Vcc di alimentazione.

Una configurazione lineare la ottieni quando l'uscita Vo ritorna nell'ingresso invertente:



Nella figura è riportata anche la formuletta che esprime il valore di uscita:infatti siccome l'operazionale lavora in modo lineare si avrà che la tensione nei due terminali di ingresso è identica,quindi la I1=Vi/R1 sarà anche quella che scorre in R2 per cui Vo=Vi/R1*(R1+R2) (nel caso del buffer per il quale vale R2=0,risulta Vi=Vo.)

Se la Vi è invece applicata nell'ingresso invertente il guadagno risulta essere R2/R1:



Infatti l'uscita dovrà essere negativa per ottenere una valore di 0 volt nell'ingresso invertente e per lo stesso discorso di prima sulle correnti sarà allora Vo=-Vi/R1*R2.

P.S Suggerimento,non utilizzare componenti in smd se non necessario,usa i componenti di dimensioni normali.



..con tanto di zoccolo:

[aldo77]

Ciao frankytop e grazie per la tua risposta...
Però temo di non aver capito bene...
L'operazionale è un componente che amplifica una tensione differenziale... ovvero
Vo=[V(+) - V(-)] * A

Se supponiamo il componente ideale ovvero tra le altre cose resistenza di ingresso infinita e amplificazione infinita ciò significa che per io avere una tensione di uscita diversa da infinita la tensione differenziale deve essere prossima a zero... quindi V(+)=V(-)

Dando questo per giusto e trattandosi del caso ideale o io uso il morsetto invertente o quello non invertente e inserita la mia Vin dove voglio avrò sempre che V(+)=V(-) e quindi nei 2 diversi casi





indipendentemente quale morsetto uso il risultato che ottengo è identico... poi se questo vale solo nel caso ideale e non in quello reale è il dubbio che voglio chiarito...

Anche nel tuo esempio



se scambio i morsetti invertente con non invertente saranno entrambi a tensione Vi da cui seguono i calcoli che portano alla Vu=(Vi/R1)*(R1+R2)
E quindi posso usare indipendentemente i 2 morsetti?

Per quanto riguarda il circuito da me realizzato in configurazione buffer non ho utilizzato un componente SMD ma un normale DIP8 come quello mostrato nella tua immagine solo che ho allargato i piedini... in ogni caso continuo a non capire come mai non funziona visto che i collegamenti dovrebbero essere corretti...

Thanks

[lowenz]

Che brutti ricordi di elettronica analogica

Compitino di 800 persone al PoliMI nel 2002.....780 ritirati o non hanno accettato il voto
Un sabato indimenticabile

[aldo77]

Originariamente inviato da lowenz

Che brutti ricordi di elettronica analogica

Compitino di 800 persone al PoliMI nel 2002.....780 ritirati o non hanno accettato il voto
Un sabato indimenticabile

Eri tra quei 780????

[lowenz]

Originariamente inviato da aldo77

Eri tra quei 780????

Io e tutti i migliori dei corsi perchè non si capiva un CORNO (ciao Matteo se leggi ) del testo del compitino

Solo Ripamonti poteva fare una cosa simile, silurare 800 persone.....e l'ha fatta!

[frankytop]

Originariamente inviato da aldo77

Ciao frankytop e grazie per la tua risposta...
Però temo di non aver capito bene...
L'operazionale è un componente che amplifica una tensione differenziale... ovvero
Vo=[V(+) - V(-)] * A

Se supponiamo il componente ideale ovvero tra le altre cose resistenza di ingresso infinita e amplificazione infinita ciò significa che per io avere una tensione di uscita diversa da infinita la tensione differenziale deve essere prossima a zero... quindi V(+)=V(-)

Immaginando il semplice operazionale ideale,senza resistenze di alcun tipo collegate,essendo il fattore di amplificazione infinito è sufficiente avere una differenza di tensione infinitesimale tra i due morsetti di ingresso per avere in uscita una tensione o pari a +Vcc (se V(+)>V(-)) o -Vcc (se V(+)<(V(-)).
(Ovviamente la tensione max. di uscita non può essere infinita..)
Questo perchè appunto l'operazionale amplifica le differenze di tensione,in questo caso per un fattore infinito.

Originariamente inviato da aldo77

Dando questo per giusto e trattandosi del caso ideale o io uso il morsetto invertente o quello non invertente e inserita la mia Vin dove voglio avrò sempre che V(+)=V(-) e quindi nei 2 diversi casi





indipendentemente quale morsetto uso il risultato che ottengo è identico... poi se questo vale solo nel caso ideale e non in quello reale è il dubbio che voglio chiarito...
Anche nel tuo esempio



se scambio i morsetti invertente con non invertente saranno entrambi a tensione Vi da cui seguono i calcoli che portano alla Vu=(Vi/R1)*(R1+R2)
E quindi posso usare indipendentemente i 2 morsetti?

No,tu avrai una V(+)=V(-) soltanto se lo impone il circuito realizzato con resistenze collegate in modo tale da imporre questa condizione,condizione che si verifica solo quando l'uscita dell'operazionale è collegata all'ingresso invertente,NON all'ingresso non_invertente e la tensione agli ingressi siano comprese tra -Vcc e +Vcc.

Tant'è,io ai due morsetti posso collegare due generatori di tensione Vi indipendenti per ciascun ingresso,imponendo la differenza di tensione che voglio,e nessun fattore in questo caso può imporre l'uguaglianza V(+)=V(-).
In questo caso se V(+)>V(-) all'uscita ho +Vcc-0.7 (0.7 valore fisso valido quasi per tutti),in caso contrario ho -Vcc+0.7.

Originariamente inviato da aldo77

Per quanto riguarda il circuito da me realizzato in configurazione buffer non ho utilizzato un componente SMD ma un normale DIP8 come quello mostrato nella tua immagine solo che ho allargato i piedini... in ogni caso continuo a non capire come mai non funziona visto che i collegamenti dovrebbero essere corretti...
Thanks

Il TL061 non lo conosco ma dalla sigla devo dire che non mi piace...
perchè se assomigliasse,come circuito interno,al TL081 allora come buffer non funzionerebbe.
Questo perchè c'è un "difetto" di funzionamento nel TL081 o anche il TL082 per cui se la Vi di ingresso,nel pin (+),si approssima al valore di 0 volt (per la precisione è sufficiente che raggiunga 1.4 volt),supponendo che il pin della tensione di alimentazione dell'operazionale negativa sia collegata a massa (0 volt),l'uscita schizza a +Vcc.

Il perchè non lo so ma è così,quindi ti consiglio di usare un LM 358 (è comunissimo lo trovi ovunque) che racchiude due operazionali.(Adesso non a mente la sigla di un integrato "buono" che abbia un solo operazionale)

Poi occhio alla tacca di riferimento:in cima all'integrato visto da sopra c'è una tacca,il pin che si trova alla sua sinistra è il pin numero 1,quello a destra il numero 8.

[lowenz]

Originariamente inviato da frankytop

Questo perchè c'è un "difetto" di funzionamento nel TL081 o anche il TL082 per cui se la Vi di ingresso,nel pin (+),si approssima al valore di 0 volt (per la precisione è sufficiente che raggiunga 1.4 volt),supponendo che il pin della tensione di alimentazione dell'operazionale negativa sia collegata a massa (0 volt),l'uscita schizza a +Vcc.

Non è un caso che siano due tensioni di soglia, vero?

[frankytop]

Originariamente inviato da lowenz

Non è un caso che siano due tensioni di soglia, vero?

No,non lo è.

[aldo77]

Originariamente inviato da frankytop

Il TL061 non lo conosco ma dalla sigla devo dire che non mi piace...
perchè se assomigliasse,come circuito interno,al TL081 allora come buffer non funzionerebbe.
Questo perchè c'è un "difetto" di funzionamento nel TL081 o anche il TL082 per cui se la Vi di ingresso,nel pin (+),si approssima al valore di 0 volt (per la precisione è sufficiente che raggiunga 1.4 volt),supponendo che il pin della tensione di alimentazione dell'operazionale negativa sia collegata a massa (0 volt),l'uscita schizza a +Vcc.

Il perchè non lo so ma è così,quindi ti consiglio di usare un LM 358 (è comunissimo lo trovi ovunque) che racchiude due operazionali.(Adesso non a mente la sigla di un integrato "buono" che abbia un solo operazionale)

Poi occhio alla tacca di riferimento:in cima all'integrato visto da sopra c'è una tacca,il pin che si trova alla sua sinistra è il pin numero 1,quello a destra il numero 8.

Bhe, io ho provato il mio circuito controllando la tensione di uscita mettendo l'ingresso una volta a massa e una volta a Vcc e in entrambi i casi la tensione di uscita era prossima a Vcc... Cmq proverò con un LM358 e vi farò sapere se funziona...

[Sirio]

Originariamente inviato da frankytop

No,tu avrai una V(+)=V(-) soltanto se lo impone il circuito realizzato con resistenze collegate in modo tale da imporre questa condizione,condizione che si verifica solo quando l'uscita dell'operazionale è collegata all'ingresso invertente,NON all'ingresso non_invertente e la tensione agli ingressi siano comprese tra -Vcc e +Vcc.

Beh, per quanto mi ricordi non necessariamente, l'ipotesi di cortocircuito virtuale è valida anche con l'uscita collegata al (+), perchè non necessariamente in tal caso ho una retroazione positiva o un circuito instabile. Per sapere se la retroazione è positiva o negativa bisogna fare il calcolo esatto e trovare il BA(jw).

[frankytop]

Originariamente inviato da Sirio

Beh, per quanto mi ricordi non necessariamente, l'ipotesi di cortocircuito virtuale è valida anche con l'uscita collegata al (+), perchè non necessariamente in tal caso ho una retroazione positiva o un circuito instabile. Per sapere se la retroazione è positiva o negativa bisogna fare il calcolo esatto e trovare il BA(jw).

Si certo,ma qui siamo in corrente continua (w=0)

In generale un circuito instabile viene associato ad un meccanisco di reazione positivo e da quello che mi ricordo vale in generale che il grafico di BA(jw) sul piano complesso non deve circondare il punto 1+j0 o alternativamente un circuito è instabile se esiste una frequenza w tale per cui BA(Jw)>1+j0.

[frankytop]

Originariamente inviato da aldo77

Bhe, io ho provato il mio circuito controllando la tensione di uscita mettendo l'ingresso una volta a massa e una volta a Vcc e in entrambi i casi la tensione di uscita era prossima a Vcc... Cmq proverò con un LM358 e vi farò sapere se funziona...

Mi sono venuti in mente un paio di sigle di integrati che contengono un solo operazionale: UA 741 oppure CA 3130

[Sirio]

Originariamente inviato da frankytop

Si certo,ma qui siamo in corrente continua (w=0)

In generale un circuito instabile viene associato ad un meccanisco di reazione positivo e da quello che mi ricordo vale in generale che il grafico di BA(jw) sul piano complesso non deve circondare il punto 1+j0 o alternativamente un circuito è instabile se esiste una frequenza w tale per cui BA(Jw)>1+j0.

Si ma anche se siamo in continua vale:

|1-BA| > 1 (retroazione negativa)
|1-BA| < 1 (retroazione positiva)

Le 2 configurazioni nel primo post, dal punto di vista del ccv, dovrebbero essere equivalenti, ma senza lo studio esatto non siamo sicuri se possiamo effettivamente applicare l'Hp di ccv ad entrambi e nello stesso range di frequenze (continua compresa).

[frankytop]

Originariamente inviato da Sirio

Si ma anche se siamo in continua vale:

|1-BA| > 1 (retroazione negativa)
|1-BA| < 1 (retroazione positiva)

Le 2 configurazioni nel primo post, dal punto di vista del ccv, dovrebbero essere equivalenti, ma senza lo studio esatto non siamo sicuri se possiamo effettivamente applicare l'Hp di ccv ad entrambi e nello stesso range di frequenze (continua compresa).

Con questa configurazione mi pare che non sia possibile nessuna linearità perchè risulta essere sempre BA>>(1+j0) indipendentemente dal valore delle resistenze,per cui se ci si trovasse in una situazione casuale in cui risultasse v(+)=V(-),un qualunque fattore di disturbo che si sommasse a una delle due tensioni porterebbe il valore della tensione di uscita Vo agli unici due valori possibili:+Vcc o -Vcc.
Diverso sarebbe il discorso se si lavorasse ad una certa frequenza w per la quale si può ottenere senz'altro un ritardo di fase tra ingresso e uscita,nel qual caso si può giungere ad una controreazione negativa.

[aldo77]

Allora, grazie alle vostre risposte credo di andare ricordando...

Ok alla controreazione negativa affinche il circuito sia stabile...
Nella configurazione con le resistenze sul morsetto non invertente avrei un sistema a reazione positiva e saturerebbe in poco tempo...

Per quanto riguarda invece la configurazione a buffer credo valgano le stesse regole ovvero la controreazione deve essere negativa e quindi l'uscita deve essere necessarieamente collegata all'ingresso invertente... (resta il dubbio del xchè a me non funzioni ma proverò con un altro operazionale)

il morsetto collegato a Vcc- può essere collegato a massa giusto? Così facendo il range di funzionamento dell'op sarebbe da 0 volt a Vcc no?

[frankytop]

Originariamente inviato da aldo77

Allora, grazie alle vostre risposte credo di andare ricordando...

Ok alla controreazione negativa affinche il circuito sia stabile...
Nella configurazione con le resistenze sul morsetto non invertente avrei un sistema a reazione positiva e saturerebbe in poco tempo...

Per quanto riguarda invece la configurazione a buffer credo valgano le stesse regole ovvero la controreazione deve essere negativa e quindi l'uscita deve essere necessarieamente collegata all'ingresso invertente... (resta il dubbio del xchè a me non funzioni ma proverò con un altro operazionale)

il morsetto collegato a Vcc- può essere collegato a massa giusto? Così facendo il range di funzionamento dell'op sarebbe da 0 volt a Vcc no?

Tutto giusto.

[Sirio]

Originariamente inviato da frankytop

Con questa configurazione mi pare che non sia possibile nessuna linearità perchè risulta essere sempre BA>>(1+j0) indipendentemente dal valore delle resistenze,per cui se ci si trovasse in una situazione casuale in cui risultasse v(+)=V(-),un qualunque fattore di disturbo che si sommasse a una delle due tensioni porterebbe il valore della tensione di uscita Vo agli unici due valori possibili:+Vcc o -Vcc.
Diverso sarebbe il discorso se si lavorasse ad una certa frequenza w per la quale si può ottenere senz'altro un ritardo di fase tra ingresso e uscita,nel qual caso si può giungere ad una controreazione negativa.

No in realtà si ha una dipendenza dalle resistenze, ho fatto il calcolo esatto ed in questo caso particolare la dipendenza è R1/(R1+R2), quindi se R1<<R2 si ha una retroazione negativa ed il circuito risulta pure stabile, naturalmente non conviene ottenere un circuito stabile in questa configurazione e si preferisce quella con Vout sul piedino invertente e senza vincoli sulle resistenze, anche se va a scapito del guadagno.

PS: questo in configurazione instabile è un trigger di schmitt.

[frankytop]

Originariamente inviato da Sirio

No in realtà si ha una dipendenza dalle resistenze, ho fatto il calcolo esatto ed in questo caso particolare la dipendenza è R1/(R1+R2), quindi se R1<<R2 si ha una retroazione negativa ed il circuito risulta pure stabile, naturalmente non conviene ottenere un circuito stabile in questa configurazione e si preferisce quella con Vout sul piedino invertente e senza vincoli sulle resistenze, anche se va a scapito del guadagno.

PS: questo in configurazione instabile è un trigger di schmitt.

Ah si ottiene un trigger di schmitt ma in questa configurazione la stabilità non implica però linearità tant'è che in uscita,a fronte di un segnale in ingresso variabile con continuità,sono possibili i soliti due valori estremi +Vcc,-Vcc anche per R1<<R2.

[Sirio]

Originariamente inviato da frankytop

Ah si ottiene un trigger di schmitt ma in questa configurazione la stabilità non implica però linearità tant'è che in uscita,a fronte di un segnale in ingresso variabile con continuità,sono possibili i soliti due valori estremi +Vcc,-Vcc anche per R1<<R2.

Beh se è stabile è stabile, infatti quella stessa configurazione, ma dimensionata in modo tale da essere stabile, NON è un trigger di schmitt.