Calcolo resistenze Amplificatore Operazionale

[alexlovesusa]

Salve a tutti. Ho appena iniziato lo studio dell' elettronica (sono in ingegneria informatica) e sono arrivato agli amplificatori operazionali, argomento che sto trattando per la prima volta perché non abbiamo affrontato in elettrotecnica. Ho capito il funzionamento degli amplificatori e il fatto che sono caratterizzati dal fatto di avere una resistenza d'ingresso molto grande da non permettere alle correnti di entrarvi e una resistenza d'uscita trascurabile, in modo che non si perda la tensione amplificata in questa resistenza. Non ho capito invece un discorso che fa il prof sul calcolo delle resistenze di ingresso e di uscita dell'amplificatore invertente.

Questo è il discorso fatto:
- La resistenza d'ingresso, sfruttando la massa virtuale, risulta . Questo è semplice poiché avendo supposto che ci sia un cortocircuito virtuale fra gli ingressi, l'unica resistenza che si trova in ingresso all'amplificatore è la R_1.
- La resistenza d'uscita dell'amplificatore invertente è nulla se si considera tale quella dell'amplificatore operazionale. In realtà la resistenza in uscita dell'ampl op non è nulla ma piccolissima, quindi cerchiamo di calcolarla:
Possiamo calcolare dove è la corrente di cortocircuito che nell'immagine è raffigurata davanti alla tensione di uscita V_o.
Abbiamo che e . In tutto questo consideriamo infinita e il secondo addendo della formula precedente molto più grande del primo ( per via di A_(ol)).
Infine otteniamo .

Non ho capito, da dove deriva questa corrente di corto circuito ? perché è raffigurata davanti la tensione di uscita sconnessa dal resto del circuito??

- Dato che l'amplificazione ad anello aperto è certamente molto maggiore di quella ad anello chiuso, si ha che la resistenza di uscita dell'amplificatore invertente è ancora più piccola di quella di uscita dell'operazionale.
perché si fa questa distinzione tra le due resistenze??

- Un valore di resistenza R_1 troppo basso implicherebbe una resistenza d'ingresso troppo bassa ( relazione iniziale) pertanto l'amplificatore invertente caricherebbe troppo la sorgente .
Che significa tutto questo??
- Un valore di R_2 troppo basso implicherebbe "ovviamente" un valore di R_1 ancora + basso( se si vuole amplificare). "OVVIAMENTE" cosa?? Non riesco a vedere la relazione che le lega in questo modo. Cosa vuol dire??
- Un punto di R_2 è connesso a massa virtuale ( per via del corto circuito virtuale), allora R_2 si può considerare in parallelo all'uscita e se essa è confrontabile o più piccola di , la tensione d'uscita cade maggiormente su piuttosto che su R_2 e in tali condizioni non è più vero che e nemmeno .
Non ho capito tutto il ragionamento sin dall'inizio e non riesco a vedere la correlazione tra le varie resistenza. Perfavore AIUTOOO!!!
- Un valore di R_2 troppo alto, confrontabile o maggiore di r_i, implica che il terminale invertente non è più a massa virtuale e la corrente scorre anche in r_i facendo scomparire l'effetto di reazione. Da dove deriva tutto cio??

Come avrete capito non ho capito bene come funziona il tutto . Perfavore aiutatemi !!!

[simo85]

sono caratterizzati dal fatto di avere una resistenza d'ingresso molto grande da non permettere alle correnti di entrarvi e una resistenza d'uscita trascurabile

Per un Op Amp ideale si, reale no.

Non ho capito tutto il ragionamento sin dall'inizio

ed sono resistenze interne dell'operazionale, il loro valore dipende dall'architettura interna del dispositivo.
Comunque, il funzionamento dell'amplificatore invertente é spiegato anche qui.

Leggi anche questo.

[dimaios]

alexlovesusa ti consiglio di non ragionare mettendo insieme le definizioni di amplificatore operazionale ideale e reale.
Quello ideale viene rappresentato attraverso un modello mentre quello reale ha caratteristiche e comportamenti diversi quindi viene rappresentato con un altro modello.

La definizione di guadagno, impedenza di ingresso ed uscita ecc. devono essere utilizzate per ricavare le grandezze di interesse in modo INDIPENDENTE nei due casi ovvero facendo uso del modello appropriato.

Una volta che hai trovato le espressioni finali relative alle grandezze di interesse ( es. impedenza di ingresso ) puoi fare dei ragionamenti per vedere se il caso REALE , portando i valori di alcuni parametri al limite, coincide con quello IDEALE.
Questa analisi deve essere fatta a POSTERIORI non durante il procedimento altrimenti si genera solo confusione inutile.

Per i parametri dell'amplificatore operazionale reale puoi guardare questo.
Per una traccia per il calcolo dell'impedenza di ingresso ed uscita guarda questo.
E' molto elegante poiché utilizza il teorema di Miller. Puoi svolgere i calcoli anche senza l'ausilio di questo teorema ma lo svolgimento è senz'altro più lungo.

Ricorda di svolgere i calcoli dall'inizio alla fine prendendo in considerazione solo un modello alla volta.
Confronti ed eventuali semplificazioni devono essere fatte alla fine e non durante il procedimento.

[IsidoroKZ]

Rispondo solo a un punto, per molti altri hai avuto qualificate risposte.

Per fare il calcolo dell'impedenza si procede in due tappe. Si mette una sorgente all'ingresso e si calcola la tensione a vuoto all'uscita, senza mettere nessun carico: ecco la Vo indicata sullo schema.

Poi, sempre con la stessa sorgente all'ingresso, si mette in cortocircuito l'uscita, e si calcola la corrente di cortocircuito. In queste condizioni, con il cortocircuito collegato, la tensione di uscita vale zero e c'e` solo la corrente. Per risparmiare un disegno hanno riportato sullo stesso schema la tensione a vuoto e poi, aggiungendo il corto, la condizione per trovare Isc.

In che ateneo sei?

[alexlovesusa]

Ringrazio tutti per le risposte.
@IsidoroKZ: Adesso mi è chiaro il perché del filo scollegato da tutto XD. Comunque studio all'università di Palermo. Questa è la quart'ultima materia e prendo la triennale , perché?

[alexlovesusa]

La cosa che mi fa confondere è che si inizia parlando di amplificatore invertente, viene presentato lo schema circuitale e tramite la massa virtuale viene calcolata facilmente l'amplificazione finale . Alla riga successiva si dice subito: "altrettanto semplice risulta il calcolo della resistenza d'ingresso sfruttando la massa virtuale". Adesso stiamo dunque considerando le resistenze dell'amplificatore invertente e non più quelle dell'operazionale?? Ma quale operazionale stiamo considerando?? E' un operazionale reale o ideale?
In quello che ho postato all'inizio del post, sono cambiati i nomi delle resistenze, infatti le resistenze interne e maiuscole, in realtà nella mia immagine sono scritte minuscole e quelle che vengono indicate con R e R_f, nella mia immagine si chiamano R_1 e R_2. Quello che non mi è proprio chiaro è: alla fine si giunge alla formula , ma e non sono la stessa cosa??
Poi sotto viene detto : La resistenza di uscita si può calcolare come rapporto tra la tensione di uscita a vuoto e la corrente di cortocircuito. Ho letto le risposte di IsidoroKZ, ma perché si fa così?? Ovvero, questa resistenza dove si trova nell'immagine? In che punto del circuito?
Ho letto quello che contenevano i link che mi avete mandato, ma non mi hanno detto nulla di nuovo, o meglio non sono serviti a chiarirmi questa parte perché trattano di tutt'altro.
Ve ne sarei grato se foste disposti a spiegarmi questo discorso in maniera più semplice. Grazie

[simo85]

Ri ed Ro, solitamente quando sono resistenze interne quindi sono parte del componente stesso, si rappresentano minuscole come nell'articolo di carloc.
Rende anche meglio l'idea.
É vero che il tuo disegno le mette maiuscole, ed io ho fatto altrettanto per non creare eventiale confusione.

Secondo me é un modello ideale.
Rappresenta le resistenze di input ed output ri ed ro, pero non specifica molti altri parametri..

[alexlovesusa]

E' questo che mi ha creato da subito confusione. Se come dici tu, raprresentano le resistenze interne di ingresso e di uscita ed è solo un modo diverso per rappresentarle, perché nella formula finale compaiono entrambi?? Ovvero, se , allora nella formula , il secondo membro si potrebbe portare al primo e il risultato sarebbe , o sbaglio??
Io invece penso che con si riferisce alla resistenza interna di uscita dell'operazionale, mentre con si riferisce alla resistenza di uscita dell'amplificatore differenziale, ovvero quella che si trova prima del carico o prima della tensione di uscita. E' questo che non mi è per niente chiaro. Che razza di resistenze sono??

[simo85]

Nello schema del tuo post iniziale non é rappresentata nessuna resistenza come .

[alexlovesusa]

Infatti, non so perché siano cambiate le lettere una volta che ho inserito l'immagine nel post, ma è la stessa immagine della mia dispensa. Comunque, quello che tu vedi indicato nell'immagine del post con ed , in realtà sono entrambe minuscole nell'immagine reale ( quindi ed ), e le resistenze ed nella mia immagine sono ed . A questo punto, a cosa ci si riferisce quando si parla di e , quali sono queste resistenze di ingresso e di uscita diversa da quelle indicate minuscole???
Allora ho ragione quando dico che con quelle minuscole ci si rifrisce all'amplificatore operazionale e con quelle maiuscole si vogliono indicare le resistenze di ingressoe uscita dell'amplificatore invertente??
In questo caso si spiegherebbe il perché , ovvero la resistenza d'ingresso "dell'invertente" è uguale alla resistenza perché è questa che si incontra in ingresso. Allo stesso modo la resistenza vuole indicare la resistenza d'uscita dell'invertente e non quella dell'operazionale, quindi sarà quella resistenza che incontra la corrente quando esce dall'invertente prima di arrivare al carico. E' giusto quello che dico?
Per calcolare questa resistenza d'uscita allora, bisogna dividere quella che è la tensione d'uscita per la corrente di cortocircuito. perché di cortocircuito?? perché stiamo calcolando quella resistenza che il filo stesso oppone alla corrente, senza considerare nessun carico. Da li deriva la formula finale. Ho detto boiate o ci ho azzeccato??
Purtroppo ancora non mi riesco a spiegare alcune cose del discorso che si faceva sui valori da dare alle resistenze e