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Calcolo tensione uscita schema amplificatore

MessaggioInviato: 4 apr 2011, 19:15
da vinscordium
Salve a tutti,

mi sto esercitando con lo studio degli amplificatori operazionali ed ho inventato il seguente schema elettrico (per puro scopo didattico...ho solo preso carta e penna fatto uno schemino per poi vedere se sono in grado di calcolare la tensione di uscita) mi chiedevo se approssimassi in maniera corretta la tensione di uscita.
Sia V1 la tensione di alimentazione del sistema (15 V ad esempio) ; V2 un segnale di piccola ampiezza (dell'ordine delle decine di mV); R1 to R6 resistenze da 1 k\Omega; Aol il guadagno in open loop dell'operazionale.



Le mie considerazioni sono le seguenti, supponendo la tensione V2 << V1 il diodo in serie alla resistenza R5 è inversamente polarizzato, dunque la corrente che vi scorre è circa zero; lo stesso ragionamento lo applico alla serie R3+R4, quindi l'uscita dell'operazionale mi aspetto sia pari a:

V_o_u_t = Aol * \frac{ V_1 * R_2 }{ R_1 + R_2 }

In queste ipotesi, siccome il sistema non è retrazionato ma funziona in open loop, l'uscita è sempre in saturazione. Voi che ne pensate?

Ciao a tutti e grazie per l'eventuale supporto!

Re: Aiuto su calcolo tensione uscita schema amplificatore

MessaggioInviato: 4 apr 2011, 21:17
da mancio
Con le tue ipotesi avrai: Vout=Aol*(Vr2-V2)=+Vsat.

Re: Aiuto su calcolo tensione uscita schema amplificatore

MessaggioInviato: 4 apr 2011, 21:47
da DirtyDeeds
Se supponi che la resistenza di uscita dell'opamp sia molto più piccola di R_6, puoi semplificare il tuo circuito così:



dove

V_\text{eq} = \frac{R_2}{R_1+R_2}

e

R_\text{eq} = \frac{R_1 R_2}{R_1+R_2}+R_3+R_4

Tanto per farla breve, supponiamo che l'opamp sia alimentato a tensione duale e che l'uscita possa variare tra +V_\text{sat} e -V_\text{sat}. Ora se v_\text{out}=+V_\text{sat} il diodo non conduce e l'uscita rimane a +V_\text{sat} se V_\text{eq}>V_2. Se V_2 diventa maggiore di V_\text{eq}, allora l'uscita commuta a -V_\text{sat} e il diodo entra in conduzione. Supponendo che il diodo possa essere considerato ideale (tanto per farla facile), la tensione sul piedino non invertente dell'operazionale diventa

v_\text{P} = V_\text{eq}\frac{R_5}{R_\text{eq}+R_5}-V_\text{sat}\frac{R_\text{eq}}{R_\text{eq}+R_5}

A questo punto, perché la tensione di uscita diventi di nuovo a +V_\text{sat}, bisogna avere V_2<v_\text{P}. Il risultato è che hai ottenuto un comparatore con isteresi, con soglie pari a (supponendo di considerare V_2 come ingresso)

V_\text{TL} = V_\text{eq}\frac{R_5}{R_\text{eq}+R_5}-V_\text{sat}\frac{R_\text{eq}}{R_\text{eq}+R_5}

e

V_\text{TH} = V_\text{eq}

Un po' più complicata di come l'hai fatta tu ;-)

BTW, nella forma



il circuito non è privo di utilità perché permette di fare un comparatore con isteresi con una soglia ancorata a zero, ed in effetti mi è capitato di utilizzarlo (con un comparatore vero al posto dell'opamp, però).

Re: Aiuto su calcolo tensione uscita schema amplificatore

MessaggioInviato: 4 apr 2011, 22:19
da vinscordium
Ciao Dirtydeeds,

non capisco la relazione :

v_\text{N} = V_\text{eq}\frac{R_5}{R_\text{eq}+R_5}-V_\text{sat}\frac{R_\text{eq}}{R_\text{eq}+R_5}

come l'hai ricavata al morsetto invertente?

Comunque grazie a te ed a mancio per esservi interassati al "post"!

Re: Aiuto su calcolo tensione uscita schema amplificatore

MessaggioInviato: 4 apr 2011, 22:22
da vinscordium
Scusate mi son dimenticato di inserire la formula correttamente :

v_\text{N} = V_\text{eq}\frac{R_5}{R_\text{eq}+R_5}-V_\text{sat}\frac{R_\text{eq}}{R_\text{eq}+R_5}

Re: Aiuto su calcolo tensione uscita schema amplificatore

MessaggioInviato: 4 apr 2011, 22:26
da DirtyDeeds
Puoi ricavarla un po' come vuoi: sovrapposizione degli effetti, Millman...

Quando l'opamp è in saturazione, lo puoi considerare (approssimativamente) come un generatore ideale di tensione.

Ovviamente, la tensione è sul morsetto non invertente... my mistake :!: mo' correggo...

Re: Calcolo tensione uscita schema amplificatore

MessaggioInviato: 4 apr 2011, 23:11
da vinscordium
Ciao,

praticamente devo considerare il seguente circuito equivalente :



Applicando la sovrapposizione degli effetti, mi calcolo la Vp.
Comunque ti ringrazio per l'ottima spiegazione!