RATORIO. cem _0) SOSTRUISCI CON Noi IL TUO LABORATORIO PER REALIZZARE. Consigli e trucchi. > I ha i ,66 euro

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RATORIO

Consigli e trucchi

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SOSTRUISCI CON Noi IL TUO LABORATORIO PER REALIZZARE

NUOVO METODO PRATICO PROGRESSIVO

Direttore responsabile:

ALBERTO PERUZZO Direttore Grandi Opere:

GIORGIO VERCELLINI Direttore operativo:

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zo di copertina nel corso della pubblicazione, se costretta da mutole condizioni di mercato

LABORATORIO DI ELETTRONICA si compone di 52 fascicoli settimanali da collezionare in 2 raccoglitori

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IMPORTANTE: è assolutamente necessario specificare sul bollettino di c/c postale, nello spazio riservato alla cousale del versamento, il titolo dell'opera nonché il nu- mero dei fascicoli e dei raccoglitori che volete ricevere AVVISO AGLI EDICOLANTI DELLA LOMBARDIA Si informano gli edicolonti della Lombardia e delle zo- ne limitrofe che, per richieste urgenti di fascicoli e rac- coglitori delle nostre opere, possono rivolgersi diretta:

mente al nostro magazzino arretrati, via Cerca 4, lo:

colità Zoate, Tribiano [MI), previa telefonata al nume- ro 02-90634178 0 fax al numero 02-90634194 per accertare la disponibilità del materiale prima del ritiro

LABORATORIO

In questo numero si forniscono nuovi componenti per realizzare

esperimenti, molle per continuare a montare il laboratorio e va-

ri cavi per interconnessione.

TEORIA

OFFSET 1 | V- 2

V+3

|8

| &Veur

6 OUTPUT

Nec4] Lz4i | OFFSET

Distribuzione dei terminali del circuito integrato 741

golo dal quale escono tre termi- nali come minimo. Questo non vuole dire che un amplificatore operazionale ha solo tre con- nessioni, ma che i suoi tre se- gnali principali (due per l'entra- ta e uno per l'uscita) sono quel- li che si rappresentano.

Oltre a questi terminali principali, quello di collega- mento di un amplificatore ope- razionale può anche avere ter- minali di compensazione per la risposta in frequenza e una re- te di compensazione per la tensione continua che può es- sere presente all'entrata o al- l'uscita e, naturalmente, | ter- minali di alimentazione. | ter- minali di entrata dell’amplifica- tore operazionale sono diffe- renti fra loro. Uno di essi corri- sponde all'entrata invertitore e si indica con il segno “-" e l'al- tro, segnalato con “+”, corri- sponde all'entrata non inverti- tore. Questa denominazione si riferisce all'inversione di segno che l'uscita ha rispetto all'en- trata.

Caratteristiche

l'amplificatore operazionale ideale ha guadagno infinito. In realtà non è così, ma è molto elevato, in tal modo, se alimen- tiamo l'amplificatore operazio-

Il circuito 741 è un classico nell'elettronica.

nale e applichiamo una tensio- ne leggermente superiore al- l'altra, questa sarà quella che determina se l'uscita è positiva o negativa, avvicinandosi al massimo di alimentazione, po- sitiva o negativa, supposto che gli A.O. funzionino con alimen- tazione simmetrica.

Se la tensione applicata al- l'entrata non invertitore è leg- germente superiore a quella in- vertitore, quello che succede è che l'uscita è praticamente la tensione di alimentazione posi- tiva. Tuttavia, se l'entrata inver- titore è di maggior livello, an- che l'uscita si avvicina al limite di tensione della fonte di ali- mentazione, però in questo ca- so a quella negativa. Questo sembra problematico, perché una piccola differenza di tensio- ne può far sì che la tensione di uscita passi da un livello molto alto a uno molto basso, o vice- versa.

Questo problema si risolve aggiungendo delle resistenze di controreazione al circuito, il che

> —— tie e

TEORIA

ci permette di controllare il gua- dagno dello stesso.

Amplificatore

invertitore

Questo circuito utilizza come entrata quella invertitore del- l'amplificatore operazionale. La resistenza di rialimentazione, rappresentata nel nostro sche- ma con RE8, è collegata fra l'u- scita e l'entrata invertitore; il suo compito è rialimentare par- te del segnale dall'uscita all'en- trata. Benché supponiamo che il guadagno dell'A.O. sia infini- to; il circuito completo ha un guadagno perfettamente con- trollato dai valori delle resisten- ze Ra e R8, essendo il valore di questo guadagno compreso fra la resistenza R8 e la RA.

Il segno (-) indica inversione di polarità, cioè se il segnale ap- plicato all'entrata è positivo, al- l'uscita ci sarà un segnale nega- tivo, ma amplificato o vicever- sa. Se è un segnale alternato l'inversione si noterà appena.

ica

Il circuito integrato 324 contiene quattro amplificatori operazionali nel suo interno e si può

utilizzare con alimentazione asimmetrica

La resistenza Rc ha poca importanza nel funzionamento, di solito si utilizza un valore vicino al paral- lelo delle altre due.

Amplificatore non invertitore

Anche questo ampli- ficatore è controrea- zionato, ma non in- verte la polarità del segnale di entrata.

La resistenza di con- troreazione è Rc, e il suo guadagno si controlla perfetta- mente. In questo ca- so il guadagno si cal- cola dividendo il va- lore della resistenza Rc per quello della resistenza R8 e ag- giungendo un'unità al risultato. Anche questo circuito è molto utilizzato.

14

13

a TP 12

-Vcc4 | LM324 | 11 GND

Sl eten 10

Distribuzione dei terminali di un circuito integrato 324

Incapsulati e presentazione

Le presentazioni più comuni sono la cap- sula di plastica DIL-8, che ha uno o due amplificatori al suo interno, e la capsula DIL-14 di solito usata per circuiti integra- ti che contengono quattro A.0. al loro interno.

Ci sono molti tipi di capsule: metalliche, ceramiche e anche SMD, cioè per mon- taggio superficiale, ma il loro uso è più indicato nel campo professionale.

e I

Ca"

TEORIA

Questi circuiti si utilizzarono all’inizio per realizzare operazioni matematiche in calcolatori analogici.

e chiedessimo a un inge- Gioie elettronico qual è

l'elemento più importan- te, più utilizzato o più utile fra quelli che esistono attualmen- te, al di fuori evidentemente di quelli di base come resistenza, condensatore e transistor, pro- babilmente risponderebbe che ai gli amplificatori operazio- nali.

Lo sviluppo di questo tipo di amplificatori durante gli anni Sessanta, insieme alla grande avanzata della tecnologia nella fabbricazione dei circuiti inte- grati, ha ottenuto che, attual- mente, abbiamo amplificatori operazionali con un gran mar- gine di affidabilità, compatti e di facile utilizzo.

La storia

| primi amplificatori operazio- nali erano fabbricati con com- ponenti discreti, valvole a vuo- to, e si usavano nei calcolatori analogici; avevano una dimen- sione considerevole e il loro uso era limitato agli esperti in ma- teria.

Questi calcolatori potevano realizzare operazioni matema- tiche di una certa complessità,

L'amplificatore differenziale

è la base dell'amplificatore operazionale.

L'amplificatore operazionale, A.O.,

è alimentato normalmente da due tensioni simmetriche.

benché non somigliassero per niente ai calcolatori attuali.

Con la comparsa del transi- stor si realizzarono alcuni appa- recchi di dimensione più ridot- ta, finché arrivò la rivoluzione più importante con il circuito integrato mA702 di Fairchild, di aspetto e caratteristiche principali molto simili agli A.O.

attuali. A parte il fatto che i cal- colatori analogici non sono più usati e fanno parte della sto- ria, l'amplifica- tore operazio- nale si utilizza in moltissime applicazioni, poiché le sue caratteristiche, specialmente la facilità a cal- colare il suo guadagno, lo rendono ido- neo per realiz- zare progetti con rapidità e sicurezza.

Hanno un ampio margine di tensione di alimentazione ed esistono una grande quantità di modelli diversi utilizzati per varie applicazioni; cionono- stante, con i modelli di uso più frequente, e pertanto più eco- nomici, si risolvono quasi tutti i circuiti.

L'amplificatore differenziale

Per comprendere il funziona- mento di un amplificatore ope- razionale bisogna descrivere prima quello di un amplificato- re differenziale.

La sua principale funzione è di amplificare la differenza fra due segnali applicati ad ognu- na delle sue entrate. Si potreb- be applicare la seguente for- mula:

Vo = A(VA - VB)

dove VA e V8 sono le tensioni esistenti in ognuna delle entra- te e Vo è la tensione all'uscita

IT INNI IAT

L'amplificatore operazionale

Amplificatore operazionale

configurato come amplificatore non invertitore.

dell'amplificatore. Nel caso in cui il segnale applicato a en- trambe le entrate sia esatta- mente uguale, l'uscita sarebbe nulla. Tuttavia, se sono segnali

Amplificatore invertitore

diversi, ma con qualche com- ponente comune, questi ultimi saranno eliminati o attenuati.

La lettera A indica il guada- gno o il fattore di amplificazione.

costruito con un amplificatore operazionale

L'A.O.

l'amplificatore operazionale si rappresenta con A.0. e il suo simbolo nei circuiti è un trian-

Gli amplificatori operazionali sono componenti di uso abituale in una gran quantità di circuiti

TEORIA: L'amplificatore operazionale

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LED

GI | Consumo DIGITALE

Si ottiene un diodo LED che lampeggia,

ma con consumo minimo.

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funzionano con batterie, e perché questi possano essere operativi e affidabili de- vono avere un'autonomia di funzionamento ogni volta maggiore, il che ci costringe a realiz- zare circuiti di minore consumo.

Una di queste riduzioni di consumo si può applicare al circuito pilota che di solito gli appa- recchi hanno per indicare che sono attivati.

O gni giorno aumentano gli apparecchi che

Funzionamento

Il circuito ha un principio di funzionamento mol- to semplice. Il condensatore C1, che si carica at- traverso la resistenza C1 in modo lento, è quello incaricato di immagazzinare l'energia che il dio- do LED consuma in ogni lampeggio, momento in cui si scarica il condensatore.

Pertanto questa rete R-C determina il tempo tra un lampeggio e l'altro. A maggiore valore del condensatore corrisponderà

una maggiore energia imma- gazzinata e più intenso sarà il

lampeggio del LED. Ne

Il diodo zener

Nn/iSO

ALII gna

Questo particolare tipo di dio- corrente do si usa per stabilizzare la ten-

sione. Quando si polarizza di-

alimentati

è ridurre la

rettamente, cioè con l'anodo a positivo e il cato- do a negativo, funziona come un diodo semi- conduttore normale, con 0,6 V fra i suoi estremi, ciononostante, all'inverso con una resistenza as- sociata in serie, mantiene fra i suoi estremi la tensione, che indica con molta precisione. In questo circuito il diodo zener è di 5,6 V.

Il montaggio

Prima di collegare l'alimentazione, il condensa- tore è completamente scarico, per cui il diodo zener non è polarizzato e la tensione nell'entra- ta della porta U1A sarà a basso livello, “0”, il che produrrà un livello basso all'uscita, e il tran- sistor sarà in stato di interdizione, perciò il diodo LED non si illuminerà.

Quando colleghiamo l'alimentazione, il con- densatore C1 comincia a caricarsi attraverso la resistenza R1, così come abbiamo indicato, e

quando raggiunge e supera la tensione dello zener, cioè 5,6 V, questo conduce e nell'en- trata della porta U1A si intro-

> pil duce un livello alto, “1”, il aa; quale circola all'uscita del

quarto invertitore e si applica alla base del transistor, che en- trando in conduzione illumi- nerà così il diodo LED. In que-

INCI;

: - Pl n

sto momento l'energia immagazzinata nel con- densatore passerà al diodo LED e si scaricherà, per cui torniamo allo stato iniziale, nel quale il condensatore inizierà a caricarsi fino a superare la tensione dello zener.

Prove sperimentali

Nel circuito, dunque, abbiamo il diodo LED che si accende lampeggiando, il che fa sì che abbia

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RI

R2 18K

R3 1M

R4 2K2

ci 22 pF DI Diodo zener 5V6 [t}] BC548 Ui 4011

LED8

un consumo medio di 0,2 mA, che è ideale per apparecchi alimentati a pile o batterie. Possiamo realizzare variazioni della resistenza R1 per veri- ficare che all'aumentare del suo valore si avrà un tempo più lungo fra un lampeggio e l'altro, ma la durata non si allungherà mai.

Per questo dobbiamo variare la capacità del condensatore. Se la aumentiamo, metten- do in parallelo gli altri condensatori, incre- menteremo il tempo di accensione del diodo, poiché si

> immagaz-

© zinerà una

energia maggiore;

se riducia- mo la capa- cità metten- do invece di 22 pyF un condensato- re di 2,2 pF vedremo ap- pena il lam- peggio.

Questo cir- cuito si può anche utiliz- zare per si- mulare l'esi- _ stenza di un

allarme.

Ledda nr

VIZIO (TTI rerseoediresi asd de *

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Alimentazione ininterrotta

Questo circuito permette di mantenere l'alimentazione mentre si cambiano le batterie.

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| circuito di base è formato da due diodi: D1 e D2. Fra l'anodo di uno di essi e (-) si posiziona una fonte di alimentazione o batteria, e si pro- cede in uguale modo con l'altro diodo. L'appa- recchio che vogliamo alimentare si collega fra il punto di unione di entrambi i diodi e (-).

La commutazione

La commutazione fra una e l'altra fonte è auto- matica, ciononostante bisogna tenere conto che per fare sì che circoli corrente per un diodo, biso- gna superare la sua tensione di soglia di condu- zione. Se entrambe le fonti di alimentazione han- no la stessa tensione, la corrente fornita da ognu- na di esse è uguale a quella fornita dall'altra.

Tuttavia se la tensione di una supera quella dell'altra, sarà quella di tensione maggiore che alimenterà tutto il carico. Nel nostro esperimen- to il carico si rappresenta con il diodo LED 6 e la sua corrispondente resistenza di polarizzazione.

Se una delle due fonti manca, o semplicemente si sconnette, l'altra fornirà tutta la corrente che può assorbire il carico.

Esperimento 1

Il circuito che proponiamo di montare nel laboratorio utilizza tre diodi LED per mostrare il suo

Ve

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funzionamento, benché non siano necessari per il funzionamento dello stesso. Il diodo LED 7 si il- luminerà solo quando ci sia una tensione appli- cata all'anodo del diodo D1. Allo stesso modo il diodo LED 8 si accende unicamente quando si applica tensione all'anodo del diodo D2.

Ciononostante il diodo LED 6 brilla quando si applica tensione all'anodo di D1, di D2 o a en- trambi simultaneamente.

Questo si può provare facendo il collegamen- to a VG, col quale si spegnerà il diodo LED 7, tut- tavia se torneremo a collegare a V6 si illumine- ranno tutti i LED. Se ripetiamo l'operazione scol- legando V4, vedremo che il LED 8 si spegne, mentre il LED 6 è sempre illuminato.

Alimentazione ininterrotta

Supponiamo che invece del diodo LED 6 e la sua resistenza sia collegato un apparecchio che non può spegnersi. Un modo molto semplice per mantenere l'alimentazione senza interromperla è collegare una fonte di alimentazione fra l'ano- do di D1 e (-), per alimentare questo apparecchio. Se manca la fonte, per esempio come conse- guenza di un guasto della rete, l'apparecchio cessa di essere ali- mentato, ma se fra l'anodo del- l'altro diodo e (-) colleghiamo

Alimentazione ininterrotta

INPUT 1 Ve

INPUT 2 va

una pila o batteria, possiamo togliere la fonte di alimentazione, anche spegnerla, per realizzare lavori di mantenimento nella stessa.

Senza dubbio bisogna tenere conto che per- ché la batteria non si scarichi, la tensione della fonte di alimentazione deve essere approssima- tivamente 1V superiore a quella della batteria, affinché la tensione nel catodo del diodo sia su- periore a quella dell'anodo e pertanto la batteria

COMPONENTI R1, R2 2K2 R3 3K3 DI, D2 1N4001 LED6, LED7, LED8

DI

non fornisca la corrente quando la fonte di ali- mentazione funzioni correttamente.

La corrente

Questo circuito, benché molto semplice, è molto utile; inoltre, il modello di diodo utiliz- zato permette una circolazione di corrente fi- no a 1A. Un esempio di utilizzo sono le radio-

sveglie alimentate a rete, che devono avere un'alimenta- zione ausiliare per evitare che si can- celli la program- mazione quando

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149 TSO T51 a

è ci sono guasti nel- la rete. Questo cir- cuito si può usare solo in continuo ed esige aprire l'apparecchio per trovare l'uscita della fonte di ali- mentazione inter- na e collegare in questo punto i due diodi. Si deve poi cercare la pila della tensione adatta.

Limitatore di corrente

Il circuito limita la corrente massima che fornisce.

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| circuito è disegnato come protettore di circuiti. Qualsiasi circuito, allo stato normale, ha un consumo più o meno fisso e solo un cattivo funzionamento dello stesso può fare sì che il consumo aumenti. Per evitare

ciò e prevenire pertanto la distruzione dei nostri circuiti, abbiamo disegnato un circuito nel qua- le possiamo regolare la corrente massima che può consumare il circuito alimentato.

Se per qualche motivo superiamo questo va- lore, la corrente smette di aumentare nel mo- mento in cui il transistor Q1 si chiude. Le appli- cazioni più generali possono essere per proteg- gere fonti di alimentazione e per circuiti prototi- pi con i quali si sta sperimentando, in questo modo evitiamo forti correnti; possiamo anche utilizzarlo per polarizzare uno o vari diodi LED, quando la tensione di alimentazione varia mol- to di livello.

Funzionamento del circuito

Il circuito ha un transistor Q1 che conduce quando ha la base polarizzata con la resistenza R1; d'altra parte tutta la corrente che circola al- l'uscita, cioè che il circuito collegato assorbe, passa attraverso R2, che ha la vera funzione di limitare.

CONTROLLO: Limitatore di corrente

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Collegando il transistor Q2 ve- diamo che, finché in R2 non ca- dono 0,6 V, il transistor sarà chiuso, pertanto è come se non istenza fosse collegato. Nel momento in cui aumenta il consumo del circuito collegato al nostro montaggio e cadono 0,6 V in R2, il transistor Q2 si polarizza, perciò la sua corrente di collet- tore va a fare parte della base di Q1 e questo condurrà meno, cadendo abbastanza la tensio- ne tra il suo collettore-emettitore e abbassando così la tensione di uscita considerevolmente.

Così Q1 è quasi un interruttore attivato o disat- tivato in modo automatico e comandato diret- tamente dalla corrente che rileva Q2.

Limitazione di corrente

Basta applicare la legge di Ohm per compren- dere il funzionamento del circuito e calcolare il valore della resistenza R2, sapendo che fra i suoi estremi devono cadere 0,6 V e la corrente che vogliamo limitare. In questo modo nel montag- gio abbiamo una resistenza di 47 Q, per la qua- le, secondo quanto detto, la corrente che limi- teremmo sarebbe di 12,7 mA, che si ottiene di- videndo direttamente 0,6/47 Q. In realtà è mol- to maggiore, forse gli 0,6 V non sono esatti, inoltre la resistenza ha la sua tolleranza.

CONTROLLO

Limitatore di corrente

n Qi

V6 BC548

V5 f

V4 V3

LDS

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T28 ({ )

(A)

Il montaggio

Nel circuito i diodi LED si illuminano finché lo stesso abbia una resistenza limitatrice, cioè, l'ef- fetto di avere collocato quattro diodi in parallelo non è altro che dividere la corrente totale in quat- tro e percepire meglio le variazioni della limita-

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Con questo circuito si limita la corrente che circola in un altro circuito.

T29 ({ )

LD6

zione di corrente. |

& diodisi illuminano anche cambiando la tensione di ali- mentazione a 3, 4,5,6,7509V.

Se si fosse utilizza- ta una resistenza limitatrice si note- rebbe una grande

T31 (( ) T33 ( )

N LD7 è diminuzione del-

» l'intensità di illumi- 706) TC) t34 (0) nazione del LED, quando si abbassa della tensione di alimentazione.

Caricatore

Questo circuito si può usare per ricaricare bat- terie a corrente costante.

Basta togliere i diodi LED e collegare la bat- teria, il positivo alla resistenza R2 e il negativo a(-).

Si possono colle- gare varie pile in se- rie, per esempio quattro. Data la ri- dotta corrente, que- sto circuito è utile solo per caricare piccole batterie del- la dimensione AA, o R6 come massimo.

Le batterie non dovranno mai esse- re collegate in pa- rallelo, benché se ne possano caricare più di una, fino a

setto quattro, ma an-

dranno collegate in serie senza modifi- care il circuito di ca- rica.

Amplificatore invertitore

() v3

fia

-4,5V -3V -1,5V

Gli amplificatori operazionali si alimentano nor- malmente in modo simmetrico, cioè con due fonti di alimentazione, una positiva e l’altra ne- gativa, collegate in serie in modo che il punto d'unione fra loro corrisponda alla tensione zero.

Queste tensioni sono disponibili nel laboratorio,

Per ottenere una tensione simmetrica prendiamo la massa

nel punto medio delle pile, cioè dalla fila di contatti indicata come V3.

“fé nnn--=—=-—-F

ti]

se prendiamo il punto V3 come ze- ro risulta che V6 è +4,5 V in alto e (-) sarà -4,5 V in basso. In conclu- sione si utilizzano tre pile per l‘ali- mentazione positiva e altre tre per la negativa, prendendo il punto di unione di entrambe come la massa del circuito. Perciò avremo +4,5 V e -4,5 V per alimentare i terminali di alimentazione dell'amplificatore operazionale. Con questo, se al- l'entrata abbiamo tensioni positive e negative, all'uscita avremo le stesse tensioni amplificate dal gua- dagno del circuito, però invertite nel segno. Nel circuito abbiamo messo due diodi LED invertiti, in modo che uno, LD8, si illumina con tensioni positive e l’altro, LD7, con tensioni ne- gative all'uscita.

In questo circuito il rapporto è 1, poiché le due resistenze, R1 e R2, sono uguali, in questo modo possiamo, toccando nei punti di unione di ognuna delle pile (V1 e VE), introdurre nell’en- trata INPUT, per esempio -3 V, ottenendo nell'u- scita +3 V. Le tensioni di entrata sembrano avere cambiato in uscita la polarità, per cui, quando si applicano tensioni negative al- l'entrata si illuminerà il LED 7, che indica uscita con tensione positiva e viceversa.

Esperimento

Adesso possiamo cambiare la resistenza di controreazione R2 con una di 100 K e R1 con un'altra di 47 K, in modo che il guadagno sia un po' più di 2, per cui, se introduciamo le tensioni che abbiamo in- dicato prima, vedremo che per le tensio- ni di 3 e 4,5 V, sia positive che negative, la luminosità del diodo non varia, perché la tensione di uscita è la massima. In questi casi diciamo che l'amplificatore è saturato.

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Amplificatore inv

Amplifica il livello del segnale d'entrata, ma inverte la sua polarità.

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uesto circuito si può utilizzare per ampli- ficare segnali continui e alternati, così co- me segnali audio. Il guadagno varia in modo semplice modificando solo il valore di una resistenza.

Il nome di “invertitore” deriva dal fatto che il segnale di uscita è invertito di 180° rispetto a quello in entrata, in pratica avremo, con un se- gnale di entrata positivo l'uscita negativa e vice- versa.

Tecnica di controreazione

La precisione e la flessibilità dell'amplificatore operazionale deriva dall'uso della controreazio- ne negativa. Utilizzando que-

sto metodo generalmente miglioriamo le caratteristiche di operazione, benché si sa- crifichi una gran parte del guadagno, o fattore di am- plificazione.

Abbiamo detto che esiste una controreazione quando parte del segnale di uscita si

introduce di nuovo nell'entrata. In pratica que- sto succede se abbiamo qualche componente,

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come in questo caso la resistenza R2, che uni- sce l'entrata V- dell'operazionale con l'uscita dello stesso. Il guadagno dell’'amplificatore di- pende direttamente dal valore di questa resi- stenza.

Funzionamento

Il circuito ha un principio di funzionamento mol- to semplice. Il segnale di entrata si applica al ter- minale invertitore o negativo dell'amplificatore e il positivo o non invertitore si porta a massa. La resistenza R2, che va dall'uscita al terminale di entrata negativo, si chiama di reazione, perciò possiamo dire che abbiamo controreazione e questa è negativa. Dobbiamo tenere conto di alcuni aspetti gno nella controreazione negati- va. La tensione di uscita sarà Vs= -(R2/R1)Ve, essendo il rapporto la relazione fra R2/R1, cioè il fattore di am- plificazione per il quale biso- gna moltiplicare la tensione di entrata per calcolare la tensione di uscita. Il segno meno è il risultato dell'inversione di segnale che realizza il circuito.

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TECNICA

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Amplificatore non invertitore

Il segnale di uscita è in fase con quello di entrata, ma amplificato.

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uesto circuito amplifica il segnale appli- II mo io cato alla sua entrata, sia continuo che al-

ternato. Il segnale di uscita è esattamen- te uguale a quello di entrata, amplificato dal guadagno, dato dalla relazione fra la resistenza di controreazione R2 e R1, che in questo caso non corrispondono con quelle di entrata.

Funzionamento

Anche in questo circuito esi- ste una controreazione, e ve- diamo che avviene tra l'usci- ta e il secondo terminale del-

l'amplificatore operazionale, I guadat attraverso la resistenza R2,

ed è negativa. Il segnale di entrata si applica al termina- le non invertitore o positivo dell'amplificatore, e il nega-

tivo, o invertitore, è quello incaricato di chiude- re il laccio di rialimentazione fino a massa. La tensione di uscita si calcola moltiplicando il se- gnale di entrata per il guadagno del circuito Vs = A x Ve. Il guadagno del circuito si ottiene dividendo il valore di R2 con R1 e sommando l'unità al risultato.

resis tenza

Benché l'amplificatore operazionale abbia en- trate di alimentazione simmetriche, permette anche l'alimentazione asimmetrica e, suppo- nendo che le tensioni di uscita non si invertano, daremo un margine di uscita da 0 a 9, alimen- tando il circuito con questa tensione diretta- mente fra VG e (-). L'uscita, il piedino 6 dell’ope- razionale, si connette alla resistenza R4 di pola- rizzazione del diodo LED 8.

Possiamo portare l'entrata a differenti tensioni utilizzan- do i contatti da V1 a VE, perciò toccheremo ogni contatto delle pile per otte- nere tensioni multiple da 1,5a 9 V; in questo modo vedremo che i due diodi LED si illumineranno solo quan- do si applicano tensioni positive. In questo cir- cuito le resistenze R1 e R2 sono dello stesso va- lore, pertanto il guadagno risulta 2. Vale a dire la tensione di uscita sarà il doppio di quella di entrata, per tensioni di entrata basse si apprez- za la differenza di illuminazione fra il diodo LED 7, che si utilizza come testimone della ten-

Amplificatore non invertitore

O) v3 ve ne RI,R2 = 82K

R3, R4 2K2

le; al Ut LM741

eg LED7, LED8

-4,5V *3V. -1,5V ov 1,5V 3V 4,5V

SELECT VOLTAGE INPUT

saturiamo l'usci- . ta, mentre all'en-

trata c'è una ten- sione molto mi- nore, perciò i due diodi avranno una luminosità abbastanza di- versa.

(OV)

sione di entrata, e il LED 8, che è il testimone di Esperimento

uscita.

L'uso dei due diodi LED indicatori ci permet- Per ottenere un guadagno unitario, cioè che te di verificare l'effetto dell'amplificazione del- la tensione di entrata sia esattamente uguale l'uscita rispetto all'entrata, soprattutto quando a quella di uscita, dobbiamo mettere una resi- stenza R1 molto

pei: AP, N. maggiore di R2.

DI ° : Per esempio po-

>? na n © É tremmo mettere

» meo R1=1M e R2=82K.

Se al contrario vo- gliamo ottenere un grande guadagno nel circuito, pos- siamo invertire R2 e R1 in modo che il

& MERTEREN. CEREA CETP9 \ Egg Iti guadagno teorico

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e a vive dovss eso css susti serveremo che la

I luminosità del dio-

do è sempre la

Le tensioni di entrata e di uscita si visualizzano attraverso i rispettivi diodi LED. stessa.

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Inseguitore di tensione

Il circuito si utilizza per amplificare corrente, mantenendo la tensione di uscita uguale a quella di entrata.

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uesta è senza dubbio ^{te ©} Se ad esempio abbiamo un

l'applicazione più sensore che fornisce una

semplice che si può La tensione di uscita corrente molte debole non

dare a un amplificatore ope- au possiamo collegarlo ad un

razionale, poiché non neces- nai circuito di bassa impedenza,

sita di alcun tipo di compo- quella di entrata perché equivarrebbe a colle- nente addizionale. Questo

non diminuisce la sua impor- tanza, poiché è un circuito di

grande utilità in molte applicazioni. Si può uti- lizzare, per esempio, per ottenere alimentazioni simmetriche di basso consumo, o per amplifica- re la corrente di sensori di temperatura, umidità, precisione eccetera.

Funzionamento

Andiamo ad analizzare rapidamente il circuito segnato nello schema con la lettera (A), per ve- rificare che non presenta alcun tipo di proble- ma. In primo luogo vediamo che ha l'uscita uni- ta all'entrata V-, il che ci indica che c'è rialimen- tazione. La tensione di entrata è uguale a quel- la di uscita. Questo circuito ha come caratteristi- ca molto importante la sua alta impedenza di entrata, ciò vuol dire che la sua entrata consu- ma pochissima corrente e pertanto non altera la corrente in uscita dei circuiti ai quali si collega.

gargli in parallelo una resi- stenza che consumerebbe fi- no ad annullare o ridurre il debole segnale del sensore, basterà pertanto in- terporre fra questo circuito di bassa impedenza e il sensore un circuito inseguitore risolvendo così il problema.

Inseguitore

Il nome di inseguitore deriva dal fatto che la tensione di uscita segue le variazioni del segna- le di entrata, che è praticamente lo stesso se- gnale, ma con la possibilità di fornire più cor- rente.

Per verificare il funzionamento del nostro cir- cuito dobbiamo toccare ognuno dei contatti delle pile.

Poiché abbiamo un diodo LED in entrata e un altro in uscita, vedremo che la luminosità è esattamente la stessa quando esiste la stessa tensione in entrambi i punti.

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Inseguitore di tensione

(9) vi ve

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ov 1,5V av 4.5V sv 7.SV sv

(A)

Prove sperimentali

Andiamo a montare il circuito (B) per osservare come possiamo ottenere un'alimentazione sim- metrica che può alimentare dei circuiti con con- sumo molto basso senza alcun problema. Con le resistenze dividiamo 9 V per introdurre 4,5 V nell'entrata V+, che sarà pertanto la tensione di uscita e che prenderemo come riferimento, in modo che fra questo punto e V6 si avrà +4,5 V

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Circuito che permette di ottenere una tensione simmetrica partendo da una asimmetrica.

“COMPONENTI —

Circuito A:

R1,R2 2K2

VI TM

Ra LED7, LED8

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fo Circuito B:

R1, R2 82K

ES R3 K2

C1,C2 2,2 pF

Ui 74

LED8

e fra questo punto e (-) si avrà -4,5 V. Questo lo possiamo verificare collocando una resistenza di 2K2 collegata in serie con un diodo LED. Se col- leghiamo fra Vcc- e 0 V il diodo LED non si illu- minerà, perché sarà polarizzato all’'inverso es- sendo la tensione negativa, perciò se invertiamo i cavi si illuminerà.

Se ora colleghiamo Vcc+ con il cavo che pro- viene dalla resistenza e quello del catodo del LED a O V, il LED si illuminerà. Questo circuito si può utilizzare per ali- mentare un altro amplifi- catore operazionale in modo simmetrico, a par- tire da una alimentazio- ne asimmetrica. Questo circuito si può verificare con un diodo LED e una resistenza. Se colleghia- mo la resistenza con il LED tra Vcc- e 0 V, il diodo LED non si illuminerà per- ché sarà polarizzato all'in- verso, poiché la tensione è negativa, quindi se in- vertiamo i cavi si illumi- nerà. Se ora tocchiamo in Vcc+ con il cavo che è nella resistenza e quello del catodo T34 a 0 V si il- luminerà.

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| LUCLIUCLIO DA 5 Consigli e trucchi

Continua il montaggio del laboratorio, aggiungendo molle e preparando più cavi di interconnessione.

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Si completa il collegamento dei diodi LED numero 5 e 6, si fornisce un cavo marrone di circa 1 m di lunghezza da divi- dere in quattro pezzi di 25 cm ognuno, che si utilizzeranno per collegamenti interni.

Non conviene tagliare i terminali delle resistenze, poiché pos- sono servirci per realizzare dei ponticelli per effettuare le con- nessioni sulla piastra. Vediamo alcune forme di connessione.

Trucchi

Si raccomanda di utilizzare un cavo rigido di 0,5 o 0,6 mm di diametro con gli estremi spellati per 5 mm. Questi cavi potreb- bero essere tagliati della lunghezza esatta, per adattarli a ogni montaggio, tuttavia, è più pratico avere pezzi di diversa lun- ghezza con gli estremi già spellati. Se ad ogni lunghezza si as- segna un colore, sarà più facile scegliere quello giusto quando si fa il montaggio, ma dal punto di vista elettrico il colore non ha importanza. L'estremità del cavo si può deteriorare e rompere con l'uso, in tal caso si taglia un pezzo e si torna a spellare la punta per 5 mm, facendo attenzione a non tagliare il condutto- re di rame, in modo che possiamo proseguire utilizzando il ca- vo. Dobbiamo avere 8 cavi gialli di circa 5 cm, 8 verdi di 10 cm, 4 grigi di 15 cm e 4 marroni di 25 cm.

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