Sveliamo il mistero della reazione facendo uso del modello generale dell’OP AMP; studiando il comportamento dell’AO ad anello chiuso. Quando studiamo l’amplificatore operazionale vengono fuori quelle formule derivate dall’applicazione del cortocircuito virtuale con cui è semplice trovarle; quanto vogliamo riportare non sono tanto riapplicarle usando tale metodo quanto trovarle usando il modello dell’AO e svelare il mistero della reazione, cioè come vengono fuori davvero! Quindi si vedrà:

• perchè si applica tale metodo
• come si trovano facendo uso del modello generale

il modello universalmente usato è questo:

Nel seguito si supporrà la resistenza di uscita trascurabile e quella di ingresso infinita.

• Perchè si usa il metodo del CC virtuale e calcolo amplificazione con modello generale, svelato il mistero della reazione
  

Questo si usa perchè dato che l’amplificazione AV è molto alta(1000000 al minimo)  la tensione di ingresso Vi tende a zero quindi i due terminali di ingresso è come fossero allo stesso potenziale(non sono ma è come se lo fossero!)

Partiamo dall’AO invertente con  il modello euivalente:

dal modello equivalente si h prendendo per riferimento una corrente diretta verso sinistra:

quindi sviluppando per trovare Vi si ha:

da cui:

essendo Av molto grande(è l’amplificazione ad anello aperto) in pratica Vi tende a zero e quindii due terminali di ingresso si trovano allo stesso potenziale(vale allora il metodo del CC virtuale)

Se vogliamo trovare l’amplificazione essa vale come è noto Vu/Vs =-R2 /R1; la si trova dalle equazioni scritte in precedenza:

come si nota dalle formule in maniera non approssimata il risultato cambierebbesolo  leggermente a denominatore ci sarebbe 1 + un numero grandissimo!

Per l’amplificatore non invertente è la stessa cosa:

si ritrova Vi come prima evale circa zero  e poi si trova la ben nota formula t6rovata con il metodo del CC virtuale:

Inoltre si può trovare anche dallo schema a blocchi che il segnale differenza Vs – Vr tende a zero quando il blocco di amplificazione ha un valore molto grande, ho riportato i calcoli in figura:

CONCLUSIONI

L’aver reazionato l’OP AMP fa si che l’amplificazione non dipenda piu da Av che è molto grande e instabile ma dalle resistenze, questo è vero però perchè è proprio Av molto grande come si vede dalle formule e questo è vero in generale purchè si stia attenti che quando la rete di reazione è costituita da componenti reattivi le cose cambiano un po’ ma in linea generale valgono sempre le equazioni scritte mettendoci le impedenze complesse Z1 e Z2, ecco spiegato il mistero della reazione:

• Av deve essere molto grande solo in quel caso V+=V- e vale il metodo del CC virtuale

Tutorial completissimo del vecchio numero 78 del  di Nuova Elettronica da scaricare, tra alcuni argomenti:

•  Terminali, e schema
• Alimentazione duale e singola
• Offset
• Data Sheet
• Parametri AO

Tutorial Amplificatore Operazionale – NE

Appunti, dispense ed articoli

• Un bel libro di antenne da me fatto durante la mia esperienza di insegnamento. C’è un bel monte di roba anche difficile da trovare da me rielaborate

In PDF : Antenne – by Oasitech

Oppure leggere la versione HTML: Antenne e propagazione

• Tutorial su Antenne di Elettronica Pratica molto ben fatte che focalizza soprattutto l’aspetto pratico

Antenne -Elettronica Pratica 

In PDF : Antenne – Elettronica Pratica

Amplificatore Operazionale – La reazione e schemi

Si vuol qui riportare alcuni aspetti dell’AO che a volte vengono dati per scontati e schemi che è difficile magari da reperire in rete; quanto riportato è quanto da me appreso durante i corsi Universitari per TFA con molte aggiunte, soprattutto riguardo le dimostrazioni matematiche sulla reazione.

Si vuol analizzare la reazione e conoscere gli schemi di principio interni all’AO. Seguendo il link è possibile analizzare molto bene il comportamento dell’AO ad anello chiuso cioè in reazione arrivando cosi a dimostrare le formule dell’AO inventente e non invertente.

AO Reazione

Il mistero della reazione

Riportiamo poi 3 schemi dell’amplificatore Operazionale. Per capire come è fatto prima lo schema  blocchi poi lo schema semplificato infine due schemi dettagliati reali di un AO reale

• Schema a blocchi
• Schema semplificato
• Schema reale

Schema a blocchi

Abbiamo un amplificatore differenziale a singola uscita costituito dalla cascata di due amplificatori differenziali, uno a uscita differenziale  e uno a singola uscita, poi un amplificatore ad elevato guadagno ad emettitore comune o Source comune(quindi o a BJT o a FET) più un eventuale tralatore di livello non indicato nello schema seguito da un amplificatore in classe B a bassa distorsione che nel caso pratico potrebbe essere un amplificatore a BJT a simmetria complementare. Lo stadio ad alto guadagno CE o CS è accoppiato tramite una certa capacità C indicata in figura che impone l’effetto Miller: per un amplificatore a guadagno negativo tale capacità viene riportata all’ingresso con un valore nettamente maggiore e impone un limite inferiore in frequenza molto basso, questo condensatore è presente solo per gli amplificatori operazionali compensati internamente per far si che non si inneschino oscillazioni in alte frequenze ove il guadagno risente di componenti reattive.

Il seguente schema semplificato è un esempio di tale implementazione

Schema semplificato

In tale schema abbiamo un amplificatore differenziale con BJT pnp e uno specchio di corrente impone due correnti di collettore uguali sui 2 bjt dell”amplificatore differenziale, come si vede si ha un BJT ad emettitore in comune in cascata al differenziale responsabile della grossa amplificazione del circuito compensato per effetto Miller e un altro stadio amplificatore a simmetria complementare in classe B in uscita.

Schema reale

La mia guida di base sulla realizzazione dei circuiti stampati, aggiunta alla sezione Guide

• Metodo anacronistico senza Master

Ho realizzato un tutorial anche su come si faceva anni fa, per chi iniziasse da zero, io ho iniziato così.

Tutorial su come realizzare circuiti stampati per uso hobbystico. In fondo trovate il pulsante per scaricarlo in formato PDF o stamparlo

• Materiali

• 1° passo – realizzazione piste

• 2° passo- scioglimento rame in eccesso

• 3° passo – pulizia e realizzazione fori

Materiali

Addentriamoci nella costruzione di circuiti stampati per uso hobbystico. 1° puntata di una serie che ci porterà alla realizzazione di circuiti stampati con pochi strumenti.

Prima di parlare di come vengono realizzare è bene capire di cosa si ha bisogno:

• Basetta ramata presensibilizzata con supporto di bachelite, ha verniciato sopra uno strato di Photoresist
  

• Pennarello indelebile

Utile per ripassare le piste se la soda Caustica ha aggredito troppo il photoresist.

• Bacinella con soluzione di acqua e granuli di soda caustica.

Serve a mandar via il photoresist in eccesso (ove non ci sono le piste).

• Alcol denaturato(spirito) + cotone

Serve per madare via il photoresist dopo lo sviluppo delle piste.

• Bacinella con Acido(Cloruro ferrico)
  

L’acido lo trovate in tutti i negozi di elettronica, eventualmente potreste trovare delle scaglie da diliruire per formare l’acido stesso, io consiglio di comprare quello già diluito in bottiglietta di plastica. La bacinella vi serve per immettere l’acido e la basetta ramata su cui dovranno essere corrose le parti non di interesse in modo da ottenere le piste desiderate.

• Trapano con punta da 1/1,5 mm

Vi serve infine un trapano per realizzare i fori dove inserire i reofori dei vari componenti. Una punta da 1,5 mm va abbastanza bene.

Vediamo ora i vari passi per la realizzazione dei circuiti stampati(o basette) partendo dal primo:

1° passo

Arriva ora la parte più complicata, per semplici circuiti può essere nel complesso un compito abbastanza abbordabile.

Il modo più professionale per le piste è realizzando un Master cioè realizzare le piste su un  certo supporto, il modo migliore è di realizzarle con un certo software al PC e poi stamparle su carta acetata. Esistono allo scopo dei software freeware anche, il processo è abastanza semplice e intuitivo, con piste e piazzole già preformate si arriva a risultati di questo tipo:

Premendo il pulsante stampa ad esempio su FidoCAd, uno dei CAD freeware che si trovano in rete, potete stampare il Master in A4. A questo punto potete portare il foglio in copisteria per stamparlo su Acetato(a meno che non disponiate di una stampante Laser). A questo punto dobbiamo imprimere le piste su Basetta Prsesensibilizzata.

Basetta presensibilizzata: è una basetta ramata su cui è verniciato un sottile strato di Photoresist, un materiale sensibile ai raggi ultravioletti; imprimendo tali raggi ultravioletti sulla Basetta presensibilizzata coperta dal Master resteranno coperte solo le zone coperte dal circuito stampato, in tal modo con una soluzione di acqua e soda caustica si può mandar  via  le altre in eccesse quelle appunto non coperte dal Master; il processo è semplice ma richiede un po’ di attenzione e può essere realizzato o con una lampada di elevato wattaggio(io ad esempio ho usato un faretto da 400W) oppure un bromografo, un apparato un po’ più costoso, quindi riepilogando:

• Realizzate il Circuito stampato con un software freeware, esempio FidoCAD
• Stampare il circuito stampato su foglio comune A4
• Fotocopiare il foglio in A4 su carta acetata (con stampante Laser), avete realizzato il cosiddetto Master
• Esposizione con una lampada molto potente sulla basetta presensibilizzata coperta dal Master (o con bromografo), dovete togliere il nastro isolante sopra la basetta presensibilizzata
• Immergete la basetta presensibilizzata in una bacinella con dentro una soluzione di acqua e granuli di Soda Caustica, in tal modo si toglie in il Photoresist in eccesso

2° passo

A questo punto dopo aver realizzato le piste col Master e lo sviluppo procuratevi una bacinella di plastica in cui verserete il liquido corrosivo(cloruro ferrico) che servirà per sciogliere le zone di rame che non servono lasciando le piste di rame che a voi interessano.

• Immersione della basetta nel liquido corrosivo

Come detto l’acido corrosivo (cloruro ferrico) lo trovate nei negozi di elettronica, eventualmente ve lo danno da diluire. Se avete pulito per bene la basetta con dell’alcol denaturato il procedimento di scioglimento può durare 2 anche 3 ore a seconda di quanto è concentrato il vostro acido. Una volta notato che rimangono solo le piste potete togliere la basetta dall’acido.

3° passo

Siamo arrivati all’ultimo passo per la realizzazione di circuiti stampati il più semplice. Dopo aver tolto la basetta dall’acido in cui era immersa e aver costatato che è rimasto solo le piste  dovete lavarla sotto acqua corrente accuratamente. A questo punto dopo averla asciugata, con un batuffolo di cotone imbevuto di spirito togliete il photoresist con dell’alcol denaturato in modo da lasciare esposte le piste di rame.

• Lavare la basetta e realizzare i fori per i reofori dei componenti

A questo punto dovete realizzare i fori sulla basetta in modo da inserire i reofori dei componenti per la saldatura. Una punta da 1/1,5 mm può andar bene io uso quella da 1,5 mm. Ecco la basetta come deve esere alla fine:

Ed ecco quindi il vostro circuito stampato 🙂