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Come suggerisce il nome, uno degli usi elettronici più basilari di un amplificatore operazionale è come un amplificatore. Se si collega una sorgente di ingresso a uno dei terminali di ingresso e si mette a terra l'altro terminale di ingresso, sul terminale di uscita viene visualizzata una versione amplificata del segnale di ingresso.
Un concetto importante nei circuiti op-amp è guadagno di tensione, che rappresenta semplicemente la quantità con cui viene moltiplicata la differenza tra le due tensioni di ingresso per produrre la tensione di uscita. Se la differenza di tensione in ingresso è 2 V e la tensione di uscita è 12 V, ad esempio, il guadagno in tensione dell'amplificatore è 6.
Se si applica semplicemente un segnale di ingresso al terminale V di un amplificatore operazionale, il circuito viene chiamato amplificatore a ciclo aperto .
Nel circuito dell'op-amp a circuito aperto, l'ingresso V + è collegato a massa e un segnale di ingresso è posizionato sull'ingresso V - . In questa disposizione, la tensione da amplificare è uguale alla tensione dell'ingresso V - . Il circuito dell'op-amp in loop aperto funziona sia in corrente alternata che in corrente continua.
Il guadagno di tensione in un circuito op-amp ad anello aperto è straordinariamente alto - dell'ordine di decine o anche di centinaia di migliaia.
Supponiamo che tu stia usando un amplificatore operazionale il cui guadagno di tensione a circuito aperto è 200.000 e che l'alimentazione è 9 V. In tal caso, una tensione di ingresso di +0. 000025 V provocherà una tensione di uscita di +5 V. Una tensione di ingresso di +0. 00004 V fornirà una tensione di uscita di 8 V.
La tensione di uscita non può mai superare la tensione di alimentazione. In effetti, la tensione di uscita massima solitamente è di circa 1 V in meno rispetto alla tensione di alimentazione. Pertanto, se si utilizza un paio di batterie 9 V per fornire un'alimentazione a 9 V, la massima tensione di uscita è 8 V.
Di conseguenza, il massimo è un circuito op-amp a circuito aperto con guadagno a circuito aperto di 200, 000 può amplificare in modo affidabile è 0. 00004 V. Se la differenza di tensione in ingresso è maggiore di 0. 00004 V, l'amplificatore operazionale si dice che sia saturo, e la tensione di uscita andrà al massimo.
Non importa quanti soldi hai investito in un voltmetro di alta qualità, non è abbastanza sensibile per misurare tensioni così piccole. I fisici di Cal Tech possono essere in grado di misurare tensioni di queste dimensioni, ma per tutti gli scopi pratici, 0. 00004 V è uguale a 0 V.
Di conseguenza, una delle caratteristiche di base di un circuito di amplificazione operazionale a loop aperto è che se la differenza di tensione in ingresso è diversa da zero, l'amplificatore operazionale sarà saturo e la tensione di uscita sarà la stessa al massimo. Quindi, se la tensione di uscita massima è 8 V, l'uscita sarà una delle tre sole tensioni: +8 V, 0 V o -8 V.
