ELEMANIA
Operazionale - Buffer
Inseguitore di tensione (Voltage Follower)

Una delle configurazioni più semplici con l'operazionale è quella detta inseguitore di tensione (voltage follower o buffer o separatore di impedenza) mostrata nella figura seguente:

Lo schema è semplificato: non è mostrato il generatore di ingresso e le alimentazioni dell'operazionale. Applichiamo il metodo di studio semplificato per l'operazionale con retroazione negativa, tenendo conto delle due ipotesi semplificative:

La figura seguente mostra il circuito con esplicitate le principali tensioni:

voltage follower inseguitore di tensione

Non è difficile osservare che, essendo Vd= 0, abbiamo subito Vout = Vin. In sostanza in questo circuito la tensione di uscita è sempre uguale alla tensione di ingresso. Potremmo descrivere il circuito come un amplificatore con guadagno unitario, cioè in parole povere un amplificatore che non amplifica!

Ci si domanderà a che cosa potrebbe servire un circuito del genere. La risposta è che l'inseguitore di tensione è utile quando si vuole sfruttare l'elevata resistenza di ingresso e la bassissima resistenza di uscita dell'operazionale. Facciamo un esempio. Supponiamo di voler collegare un generatore non ideale con un carico. Come sappiamo a causa della resistenza interna del generatore non ideale, una parte della tensione prodotta dal generatore non arriva al carico.

La perdita di tensione su Rin è dovuta al fatto che nel circuito scorre corrente. Se si interpone un inseguitore di tensione fra generatore di tensione e carico il problema viene risolto:

Si osservi che la tensione Vout sul carico è uguale alla tensione Vin in ingresso al buffer. Infatti, anche se il carico assorbe corrente, a causa della bassissima resistenza di uscita dell'operazionale, questa corrente non provoca nessuna caduta di tensione internamente all'amplificatore.

Ma Vin è uguale ad E, dal momento che non c'è caduta di tensione su Rin. Infatti, grazie all'altissima impedenza di ingresso dell'operazionale, in Rin non passa corrente e dunque non c'è caduta di tensione.

Dunque infine abbiamo:

Vout = Vin = E

e (questa è veramente la cosa importante) tale uguaglianza vale indipendentemente dal valore ohmico della resistenza di carico e indipendentemente dal valore della resistenza interna Rin del generatore E.

In generale il buffer con operazionale è utile ogni qual volta si voglia pilotare un carico di valore ohmico basso con un generatore non ideale con elevata resistenza interna. Naturalmente bisogna tener conto del fatto che l'operazionale ha una limitazione sulla massima corrente che può erogare in uscita e dunque il valore resistivo del carico non può diventare troppo basso, altrimenti l'operazionale non sarà in grado di pilotarlo.

 

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