Op-Amp – Amplificatore Operazionale
Oggi ti porto nel mondo dell’Op-Amp, abbreviazione di Amplificatore Operazionale, uno dei componenti più versatili e usati in elettronica analogica. In questo articolo andremo a fondo su cosa sia un Op-Amp, come funziona, i suoi parametri principali e qualche esempio pratico per farti capire davvero come usarlo. Ti assicuro che dopo questa lettura vedrai l’Op-Amp con occhi diversi!
Cos’è un Amplificatore Operazionale?
L’Op-Amp è un circuito integrato progettato per amplificare la differenza di tensione tra due ingressi, detto ingresso non invertente (+) e ingresso invertente (–). È un amplificatore ad alta amplificazione e alta impedenza d’ingresso, capace di lavorare in molte configurazioni diverse. In parole semplici, l’Op-Amp prende una differenza molto piccola di tensione e la amplifica di molto.
Puoi pensarci come a un amplificatore audio, ma molto più preciso, utilizzato in tantissimi circuiti elettronici: filtri, amplificatori di segnale, oscillatori, convertitori, sensori e molto altro.
Come funziona un Op-Amp?
L’idea base è semplice: l’Op-Amp confronta le due tensioni di ingresso e produce all’uscita un segnale proporzionale alla differenza moltiplicata per il guadagno (A). Il guadagno interno di un Op-Amp è molto alto, spesso nell’ordine di centinaia di migliaia o milioni.
Matematicamente, la tensione di uscita (Vout) è:
dove V+ è la tensione sul terminale non invertente, e V– quella sul terminale invertente.
Caratteristiche principali di un Op-Amp
- Alta impedenza d’ingresso: praticamente non “tira corrente” dai segnali in ingresso, utile per non caricare i circuiti precedenti.
- Bassa impedenza d’uscita: può pilotare facilmente stadi successivi senza perdita di segnale.
- Guadagno molto elevato: senza retroazione il guadagno può arrivare a milioni.
- Banda passante: la frequenza entro cui l’Op-Amp funziona correttamente, che diminuisce all’aumentare del guadagno.
- Slew rate: la velocità con cui l’uscita può cambiare tensione, importante per segnali veloci.
Esempio pratico: amplificatore invertente
Ti faccio un esempio semplice ma molto usato: il circuito amplificatore invertente. Qui il segnale di ingresso viene applicato all’ingresso invertente attraverso una resistenza, mentre l’ingresso non invertente è collegato a massa (0V). Una resistenza di feedback collega l’uscita all’ingresso invertente.
La formula del guadagno in questo caso è:
| G = Vout / Vin | = – Rf / Rin |
dove Rf è la resistenza di feedback e Rin quella di ingresso.
Per esempio, se Rf = 10 kΩ e Rin = 1 kΩ, il guadagno sarà -10, cioè il segnale in uscita sarà dieci volte più grande e invertito di fase rispetto all’ingresso.
Usi comuni dell’Op-Amp
- Amplificatori di segnale: per sensori a bassa tensione, microfoni, e molto altro.
- Filtri attivi: low-pass, high-pass e band-pass per pulire i segnali.
- Comparatore: per confrontare due tensioni e generare un segnale digitale.
- Oscillatori: per generare onde sinusoidali o quadre.
- Convertitori: come convertitori analogico-digitali o digitale-analogici.
Ti dico, imparare a usare bene l’Op-Amp è come avere uno strumento magico nel tuo arsenale elettronico. Puoi costruire circuiti di controllo, audio, misura e molto altro con pochi componenti e tanta precisione.
Domani ci addentreremo nel tema degli amplificatori differenziali, una configurazione derivata dall’Op-Amp, fondamentale in molte applicazioni di misura e controllo. Non vedo l’ora di mostrarti come funziona!
