Cos’è un amplificatore operazionale e come funziona?
Un amplificatore operazionale, spesso abbreviato in op-amp, è un componente elettronico versatile ampiamente utilizzato nei circuiti analogici per l’amplificazione, il condizionamento del segnale, il filtraggio e operazioni matematiche come addizione, sottrazione, integrazione e differenziazione. È costituito da più transistor, resistori e altri componenti integrati in un singolo chip, che amplifica la differenza di tensione tra i suoi ingressi (solitamente indicati come ingressi non invertenti e invertenti). L’amplificatore operazionale in genere funziona con un guadagno molto elevato, il che significa che amplifica in modo significativo anche le più piccole differenze di tensione.
Fondamentalmente, un amplificatore operazionale funziona confrontando la tensione sul suo ingresso invertente con la tensione sul suo ingresso non invertente e producendo una tensione di uscita proporzionale alla differenza tra questi due ingressi. Questa tensione di ingresso differenziale controlla la tensione di uscita, che viene reimmessa per regolare gli ingressi fino al raggiungimento dell’equilibrio. Questo meccanismo di feedback consente all’amplificatore operazionale di stabilizzare e amplificare i segnali in modo affidabile entro i suoi limiti operativi.
Un amplificatore operazionale, comunemente noto come amplificatore operazionale, è un dispositivo elettronico progettato per amplificare la differenza di tensione tra i suoi due terminali di ingresso. Funziona secondo il principio dell’amplificazione differenziale, dove amplifica la tensione alla differenza tra i suoi ingressi non invertenti e invertenti. In genere, gli amplificatori operazionali hanno un elevato guadagno ad anello aperto (il fattore di amplificazione quando non viene applicata alcuna retroazione), un’elevata impedenza di ingresso, una bassa impedenza di uscita e un’ampia gamma di frequenze operative. Sono ampiamente utilizzati nei circuiti elettronici per compiti quali amplificazione del segnale, filtraggio e calcoli matematici grazie alla loro versatilità e affidabilità.
La differenza principale tra un amplificatore e un amplificatore operazionale risiede nella progettazione e nell’applicazione. Un amplificatore si riferisce generalmente a un dispositivo che aumenta l’ampiezza di un segnale, cosa che può essere ottenuta utilizzando vari componenti elettronici come transistor o amplificatori operazionali (amplificatori operazionali). Al contrario, un amplificatore operazionale è un tipo specifico di amplificatore integrato in un singolo chip, progettato con caratteristiche specifiche come guadagno elevato, ingresso differenziale e meccanismi di feedback per ottenere un’amplificazione precisa e controllata dei segnali. Mentre gli amplificatori possono essere componenti discreti o circuiti integrati (CI), gli amplificatori operazionali sono circuiti integrati progettati specificamente per applicazioni versatili di elaborazione del segnale analogico.
Gli amplificatori operazionali (amplificatori operazionali) presentano tre caratteristiche principali che ne definiscono le prestazioni e l’applicazione:
- Guadagno elevato: gli amplificatori operazionali in genere hanno un guadagno ad anello aperto molto elevato, spesso compreso tra decine di migliaia e centinaia di migliaia. Questo guadagno elevato consente loro di amplificare significativamente piccoli segnali di ingresso, rendendoli adatti per un’ampia gamma di applicazioni che richiedono un’elaborazione precisa del segnale.
- Elevata impedenza di ingresso: gli amplificatori operazionali hanno un’impedenza di ingresso molto elevata, il che significa che assorbono una corrente minima dalla sorgente del segnale di ingresso. Questa proprietà garantisce che gli amplificatori operazionali non carichino in modo significativo le fasi precedenti di un circuito, mantenendo l’integrità e la precisione del segnale.
- Bassa impedenza di uscita: l’impedenza di uscita di un amplificatore operazionale è generalmente bassa, consentendogli di pilotare carichi senza una significativa perdita di potenza del segnale. Questa caratteristica garantisce che la tensione di uscita rimanga stabile e non influenzata dalle variazioni dell’impedenza di carico.
In termini tecnici, l'”amplificatore operazionale” viene comunemente chiamato “amplificatore operazionale” in breve. Il termine “operazionale” in “amplificatore operazionale” deriva originariamente dalle sue prime applicazioni nell’esecuzione di operazioni matematiche come addizione, sottrazione, integrazione e differenziazione nei computer analogici. Oggi, gli amplificatori operazionali sono parte integrante di una vasta gamma di dispositivi e sistemi elettronici, svolgendo ruoli critici nell’elaborazione del segnale, nei sistemi di controllo, nella strumentazione e in molte altre applicazioni in cui è richiesta una manipolazione precisa del segnale analogico.