Risposta in frequenza di un amplificatore operazionale

 
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In questo tutoria di elettronica utilizzeremo un amplificatore operazionale  in configurazione invertente misurandoci con l’ausilio di un oscilloscopio la frequenza e l’ampiezza del segnale d’uscita Vo variando la resistenza R2 da un valore ad un altro. Osserveremo la larghezza di banda di un amplificatore operazionale data dalla differenza tra la frequenza di taglio superiore ed inferiore(se esse sono molto vicine tra loro si avrà un amplificatore molto selettivo).

A.O(nella figura di sopra è rappresentata la banda passante di un amplificatore operazionale con dei condensatori all’uscita che filtrano la parte continua del segnale,ma nel nostro caso non ci sono perciò la banba inizia da VoutMAX)

Materiale da adoperare:

  • Generatore di frequenza, utilizzato per generare il segnale che entrava nell’ingresso invertente dell’operazionale Vi=+- 0,75V   F=1Khz
  • Oscilloscopio col quale abbiamo osservato Vi e Vo
  • Vari cavi coassiali con connettori o a banana o a coccodrillo
  • Logic lab sulla quale abbiamo montato ed alimentato il circuito dell’esperienza
  • 3 resistenze da ¼ di Watt ina da 1 Kohm   11,5 Kohm   3,3 Kohm
  • Un tester col quale abbiamo misurato in maniera soddisfacente le resistenze
  • Un amplificatore operazionale Ua741 in configurazione invertente.

aUna volta montato il circuito sulla breadboard misurate prima l’uscita dell’operazionale con R1=1Kohm ed R2=11,5Kohm ottenendo un amplificazione di

Vo= – (R2/R1)*Vi= – (11,5*1000/1*1000)*0,75 = 8,6V

Successivamente aumentate il valore della frequenza Fi da 1000hz (valore iniziale )fino a 100000hz.

risposta in frequenzatabella 1

Il guadagno G si calcola facendo 20LOG(Vo/Vi), dalle seguenti misure possiamo dedurre che all’ aumentare della frequenza d’ingresso l’ampiezza del segnale d’uscita diminuisce sempre di più fino ad arrivare quasi a 0 tutto ciò perché il nostro amplificatore operazionale ha una banda passante .Per trovare i valori della frequenza abbiamo utilizzato la formula inversa del periodo perciò F=1/T . All’uscita di questo circuito avevamo un segnale sinusoidale invertito di 180 gradi rispetto a quello iniziale. La nostra banda passante finirà quando il guadagno dell’amplificatore sarà uguale al guadagno iniziale 21,18-3=18,18 detto ciò possiamo dire che la nostra banda passante va dai 1000hz fino ai 29000hz. Nel secondo va messa una R2 più piccola rispetto alla prima, dopodichè  eseguito  nuove misurazioni.

Vo= – (R2/R1)*Vi = – (3,3*1000/1*1000)*0,75 = 2,5V

tabella 2

Da questi risultati osserviamo che con un amplificazione minore l’operazionale ha un guadagno minore ma una larghezza di banda maggiore infatti il guadagno scende sotto al valore 7,45 dopo aver superato i 150000hz. Da ciò possiamo dedurre che se si vuole far un amplificatore che abbia un elevata ampiezza ed un elevato guadagno bisognerà rinunciare ad una elevata larghezza di banda. Realmente si lha la banda passante massima quando si ha l’operazionale in configurazione ad anello aperto.

 

 

 

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