Dal punto di vista del comportamento elettrico, un amplificatore di tensione ideale può essere rappresentato col seguente modello circuitale equivalente:
Il modello circuitale fornisce una rappresentazione schematica equivalente di come si comporta l'amplificatore. In base alla figura precedente osserviamo che, in un amplificatore di tensione ideale:
- fra i terminali di ingresso (quelli su cui viene applicata la tensione Vin) non è collegato nulla: ciò corrisponde ad affermare che la resistenza equivalente di ingresso è infinita, ovvero che, per qualsiasi tensione applicata, non c'è mai passaggio di corrente in ingresso;
- fra i terminali di uscita è collegato un generatore ideale di tensione pilotato in tensione: si tratta di un componente che produce in uscita una tensione comandata dal valore di un'altra tensione (nel nostro caso la tensione Vout è comandata dalla tensione Vin attraverso la relazione Vout = A x Vin).
Vedremo meglio fra poco per quale motivo questo comportamento viene definito ideale, ovvero perché un amplificatore con queste caratteristiche, sebbene non esistente nella pratica, rappresenta, per così dire, il miglior amplificatore possibile immaginabile.
Come visto, il modello ideale prevede che, per qualsiasi valore di tensione applicata in ingresso, non vi sia ingresso di corrente nell'amplificatore. Ciò non è realistico. Negli amplificatori reali si ha invece una corrente di ingresso tanto maggiore quanto più alta è la tensione Vin applicata. Tale comportamento si può rappresentare mediante una resistenza di ingresso equivalente Rin collegata fra i terminali di ingresso dell'amplificatore:
La corrente di ingresso di un amplificatore può dunque in generale essere calcolata, una volta nota la tensione di ingresso Vin e la resistenza di ingresso Rin, con la formula:
iin= Vin/Rin
In un amplificatore ideale il generatore di tensione di uscita è un generatore ideale, nel senso che esso non ha alcuna resistenza equivalente. Anche questa ipotesi non è realistica: si pensi per esempio al caso in cui i terminali di uscita dell'amplificatore vengano cortocircuitati fra loro. In tale condizione, se il generatore di uscita fosse ideale, si creerebbe una condizione impossibile e il valore di Vu risulterebbe indeterminato:
Per rappresentare il comportamento di un amplificatore reale occorre considerare dunque la presenza di una resistenza equivalente di uscita Ru in serie al generatore, in questo modo:
In base al precedente circuito equivalente, possiamo affermare che i parametri (cioè i valori caratteristici) fondamentali di un amplificatore di tensione reale sono:
- l'amplificazione A;
- la resistenza di ingresso Rin (detta anche impedenza di ingresso);
- la resistenza di uscita Ru (detta anche impedenza di uscita).
E' importante osservare che tali parametri non corrispondono in generale a componenti elettrici fisicamente presenti nell'amplificatore. Per esempio sarebbe inutile cercare di identificare Rin o Ru con uno dei resistori fisicamente presenti nello schema elettrico dell'amplificatore. Non esiste nessun resistore Rin o Ru nel circuito dell'amplificatore: si tratta di due resistenze equivalenti, i cui valori dipenderanno in generale da vari componenti presenti nello schema (per esempio essi dipendono in generale dai parametri dei transistor, oltreché dai resistori del circuito).
Un amplificatore di tensione è tanto migliore (avvicinandosi in tal modo al modello ideale) quanto più:
- l'amplificazione A è elevata;
- la resistenza di ingresso Rin è elevata;
- la resistenza di uscita Ru è bassa.
La prima delle tre precedenti condizioni è evidente: più elevato è il valore dell'amplificazione, tanto più "potente" risulta un amplificatore. In un caso ideale (e ovviamente del tutto astratto) un amplificatore perfetto dovrebbe presentare un'amplificazione infinitamente elevata.
Sul significato delle altre due condizioni, riferite ai valori della resistenza di ingresso di uscita, torneremo nelle prossime lezioni.
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