ELEMANIA
Operazionale - Differenziale
Amplificatore differenziale

In figura è mostrato lo schema del circuito detto amplificatore differenziale con operazionale:

Amplificatore differenziale

Nel circuito vi sono due ingressi, V1 e V2, applicati rispettivamente al terminale invertente e non invertente dell'operazionale.

Applichiamo il principio di sovrapposizione degli effetti allo studio del circuito, studiando per prima cosa l'effetto dovuto al solo ingresso V1 e dunque cortocircuitando V2 a massa:

Osserviamo che le resistenze R2 e Rg non sono percorse da corrente, dal momento che non vi può essere corrente entrante nell'operazionale. Pertanto la loro presenza è ininfluente sul funzionamento del circuito, il quale si comporta in pratica come un normale amplificatore invertente con ingresso V1:

V1out = -Rf/R1 x V1

Ripetiamo adesso lo studio precedente, questa volta applicando solo V2 e cortocircuitando V1:

Osserviamo che la tensione V+ sull'ingresso non invertente dell'operazionale è data dalla formula del partitore di tensione:

Rispetto alla tensione V+ il nostro circuito è un normale amplificatore non invertente, per cui possiamo calcolare subito la tensione di uscita:

A questo punto possiamo completare il nostro studio, sommando insieme le due uscite parziali ottenute prima:

Come si può notare il circuito effettua una differenza "pesata" fra le tensioni V1 e V2 applicate agli ingressi invertente e non invertente dell'operazionale.

Se però scegliamo R1 = R2 e Rf = Rg abbiamo:

La formula così trovata è quella di un amplificatore differenziale, che amplifica la differenza V2-V1 di un fattore Rf/R1. Per avere il funzionamento da differenziale i valori resistivi devono essere scelti in modo molto preciso, altrimenti non si ha l'annullamento dei termini nella formula precedente.

Un difetto di questo amplificatore è il fatto che la resistenza di ingresso assume in generale valori diversi sui due terminali di ingresso. Infatti, per quanto riguarda il segnale V1 applicato al terminale invertente, facendo di nuovo riferimento allo schema:

abbiamo:

R1in = R1

Invece, applicando il solo V2 e facendo riferimento a questo schema:

abbiamo:

R2in = R2 + Rg

Questa differenza di valori di resistenza di ingresso può essere un problema in quanto "sbilancia" il funzionamento dell'amplificatore, il quale non risulta perfettamente simmetrico fra i due ingressi.

 

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