ELEMANIA
Operazionale - Alimentazione e uso
Alimentazione

Torniamo ora ad esaminare il simbolo circuitale dell'operazionale:

I due terminali Vss e -Vss servono per fornire al componente le due tensioni di alimentazione. Infatti l'operazionale per funzionare ha bisogno di alimentazione duale, cioè deve essere alimentato con due tensioni, una positiva (Vss) e l'altra negativa (-Vss). Le due alimentazioni devono essere collegate fra i due corrispondenti terminali e la massa, come mostrato in figura:

Si osservi che la batteria indicata con -Vss fornisce una tensione positiva col + verso massa, cioè in pratica alimenta l'operazionale con una tensione negativa rispetto al terminale di massa. Per chiarire ulteriormente il concetto si consideri l'esempio della figura seguente, in cui l'alimentazione dell'operazionale viene fornita usando una coppia di batterie da 9V:

Si osservi che la massa (Gnd) è il terminale comune fra le due batterie, ma tale terminale non viene in alcun modo connesso con l'operazionale. In altre parole: fra i piedini dell'operazionale non è presente nessun terminale di massa. Il riferimento a massa è usato nel circuito di alimentazione e (come vedremo fra poco) per i generatori di segnale, ma l'operazionale di per sé non è connesso alla massa comune.

Per quanto riguarda i valori delle tensioni di alimentazione, gli operazionali sono in genere piuttosto tolleranti e possono essere alimentati con un ampio range di tensioni. I valori possibili di alimentazione vanno cercati nei fogli tecnici (data-sheet) del componente nella sezione denominata Absoulte Maximum Ratings. Questa sezione specifica i massimi di una serie di valori che non devono mai essere superati, pena il possibile danneggiamento del componente. La figura seguente mostra per esempio i valori massimi per alcuni modelli di 741:

Per esempio ±22V significa che le due alimentazioni (positiva e negativa) non possono superare i 22V (in valore assoluto). In questo caso il componente potrebbe essere alimentato con due tensioni da +15V e da -15V, per esempio, oppure anche con +9V e -9V (come abbiamo visto nello schema precedente) o con qualsiasi coppia di valori, purché non si superino i 22V massimi.

Inoltre le due alimentazioni possono anche essere asimmetriche, nel senso che l'alimentazione positiva potrebbe avere un valore diverso da quella negativa (per es. +12V e -9V). Vedremo meglio in seguito che cosa cambia nel funzionamento dell'operazionale in base ai valori di alimentazione fornita. Per adesso ci basta sapere che l'operazionale ha bisogno di due alimentazioni e che i valori di tali alimentazioni sono molto variabili.

 

Segnali di ingresso

Come le alimentazioni, anche i segnali di ingresso dell'operazionale sono due e vanno applicati fra i piedini + e - (ingresso non invertente e ingresso invertente) e massa, come mostrato in figura:

Si faccia attenzione al fatto che i due generatori di ingresso V+ e V- sono stati chiamati così solo in base al terminale (+ o -) al quale sono rispettivamente collegati. Le tensioni fornite in entrambi i casi sono positive rispetto a massa (non si faccia confusione con le batterie che forniscono l'alimentazione duale, collegate in modo diverso).

Lo schema precedente è piuttosto complicato e viene di solito semplificato nel seguente modo:

Si noti che i due generatori di alimentazione non sono stati disegnati. Inoltre si è usato un simbolo di massa separato per ciascuno dei due generatori di ingresso (le masse sono in ogni caso sempre connesse fra di loro). Si osservi nuovamente che l'operazionale non ha collegamento a massa: il terminale di massa è invece usato come riferimento dei segnali di ingresso (e dei generatori di alimentazione).

Uno schema ulteriormente semplificato è il seguente, nel quale i terminali di alimentazione sono omessi (la loro presenza è sottintesa) e i due generatori sono indicati soltanto per mezzo delle frecce di tensione:

E' bene abituarsi fin da subito a questi schemi semplificati (e a tradurli mentalmente nello schema circuitale completo corrispondente). A volte viene omessa anche l'indicazione delle frecce di tensione dei due generatori di ingresso e l'operazionale viene presentato semplicemente così (praticamente ridotto al suo simbolo circuitale):

Tensione di uscita

La tensione di uscita dell'operazionale viene prelevata fra il terminale Vout e la massa comune, come indicato in figura:

Inutile dire che, nella maggior parte dei casi, non vengono indicati nello schema né la freccia della tensione di uscita né il terminale di massa.

Lo schema nella figura seguente, infine, non fa uso di nessuna semplificazione, e riporta tutti i collegamenti necessari per alimentare, fornire segnali di ingresso e prelevare la tensione di uscita (su una resistenza di carico) in un operazionale:

Nella figura qui sotto lo schema precedente è montato su breadboard:

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