L'amplificatore non invertente

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Un amplificatore in configurazione non invertente è costituito da due resistenze ed un amplificatore operazionale. Si osservi il circuito:

R2 connette l'uscita all'ingresso invertente
La tensione di ingresso è collegata direttamente all'ingresso non invertente dell'operazionale
L'ingresso invertente è connesso a massa tramite R1

Se si confronta tale schema con quello dell'amplificatore invertente si nota che Vin e massa in ingresso sono collegati "al contrario". Non cambia invece il collegamento di R2.

Amplificatore non invertente

Indichiamo i versi di tensioni e correnti:

I versi di Vin e Vout sono "obbligati" in quanto riferiti a massa
ΔV ha un verso obbligato dalla sua definizione
I versi di V1 e V2 (ai capi delle rispettive resistenze) sono arbitrari
I versi di I1 e I2 (nelle rispettive resistenze) sono dipendenti dalla scelta dei versi di V1 e V2
Non sono stati indicati i versi di tutte le correnti e di tutte le tensioni in quanto inutili nella soluzione del circuito

Amplificatore non invertente: versi di tensioni e correnti

Scriviamo ora le equazioni necessarie per calcolare il guadagno e l'impedenza di ingresso.

Per la prima equazione alle maglie consideriamo la maglia costituita da Vin, i due ingressi dell'amplificatore operazionale (ΔV) e R1:

Vin - ΔV - V1 = 0 (1)

Per le proprietà dell'amplificatore operazionale ΔV = 0. Quindi:

Vin - V1 = 0 (1-bis)
Vin = V1 (1-ter)

Come seconda equazione alle maglie consideriamo la maglia costituita da R1, R2 e Vout:

V1 + V2 - Vout = 0 (2)
V1 + V2 = Vout (2-bis)

Consideriamo ora l'equazione al nodo dell'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale.

I2 = I1 + I- (3)

Sapendo che I- = 0, per le proprietà dell'amplificatore operazionale, abbiamo:

I1 = I2 (3-bis)

Calcoliamo ora la resistenza di ingresso, applicando la definizione e le proprietà dell'amplificatore operazionale

Calcoliamo il guadagno, applicando la definizione, le equazioni (2-bis), (1-ter), la legge di ohm e l'equazione (3-bis)

G = 1 + R2/R1

Osservazioni:

G dipende solo dalle due resistenze (se l'amplificatore è ideale)
G è sempre maggiore (o uguale) a 1. Ciò significa che l'uscita è sempre maggiore (o uguale) all'ingresso
Zin non dipende da nulla (se l'amplificatore è ideale)
Non si è calcolato Zout perché coincide con quella dell'amplificatore (cioè 0 Ω)
Attenzione a non confondere il guadagno del solo amplificatore operazionale (guadagno ad anello aperto, pari idealmente ad ∞) ed il guadagno del circuito che include anche le due resistenze (guadagno ad anello chiuso pari al rapporto delle resistenze + 1)