Lo scopo di questa esercitazione  è quello di verificare il comportamento dell'Ampl.Op. in configurazione invertente.

 In particolare si: 

Schema Elettrico

E' stato già detto che gli Ampl.Op. sono caratterizzati dall'avere un elevatissimo guadagno A e, siccome la massima tensione di uscita V_OUT che si può avere, senza che il segnale sia distorto, è uguale o inferiore alla Vs di alimentazione (per il 741 V_OUT = ± 14 V ), è facile comprendere come piccole tensioni di ingresso, dell'ordine dei m V, portano ad elevate tensioni di uscita e quindi a distorsioni dovute a saturazioni.

 Essendo difficilmente ottenibili segnali di ingresso molto piccoli (per limiti oggettivi dei generatori di segnali e per presenza di disturbi che falserebbero la misura), si opera in modo da diminuire il guadagno.

Ciò è facilmente ottenibile con una rete di retroazione negativa, come nello schema elettrico, realizzando così un amplificatore ad anello chiuso il cui guadagno si chiamerà "GUADAGNO ad ANELLO CHIUSO" (Ar) che dipenderà esclusivamente dalla rete di retroazione esterna Ar = - R2/R1

Infatti, nel nostro caso, con una Vi = 1V si avrà in uscita Vu = -10V (il segno meno indica che c'è sfasamento) con una amplificazione, quindi, uguale a quello che è il rapporto tra R2 e R1.

La cosa è possibile spiegarla se consideriamo che il guadagno dell'Ampl.Op. è elevatissimo A @ 10⁶, come pure la resistenza di ingresso R_in = 2MW , pertanto, se in uscita abbiamo 10V, la tensione V_2-3 tra gli ingressi invertenti e non invertenti sarà:  

e la corrente:

Quindi possiamo dire che la tensione nel punto 2 (ingresso invertente) verso massa è trascurabile (10 m V @ 0 ), ovvero, che il punto 2 si trova al potenziale di massa (punto di massa virtuale).

Ora, se applichiamo il 1° principio di KIRCHHOFF al nodo P dello schema elettrico, avremo che I₁ = I₂ + I_2-3, ma se trascuriamo I_2-3 (5 * 10^-12 A @ 0 )avremo che:

 e siccome:

avremo anche:

per cui:

ma siccome:

allora sarà:

 Per verificare quanto detto si misureranno Vu e Vi e si calcolerà l'amplificazione Ar = Vu / Vi e si verificherà se corrisponde al rapporto tra R₂ e R₁.

 I calcoli e i valori sono tutti considerati in valore assoluto, in seguito si vedrà che c'è sfasamento tra ingresso ed uscita.

Si è detto che la rete di retroazione permette di avere una tensione di ingresso Vi di valore non molto basso e quindi erogabile dai generatori in commercio, ma la tensione nel punto due (ingresso invertente) avrà pur sempre un valore finito (per quanto basso possa essere) e quindi avremo una d.d.p. verso massa, cioè avremo una V_2-3 che se misurata con un buon voltmetro elettronico ci permetterà di calcolare il guadagno ad anello aperto:

            Vu = …….......V

            V_2-3 = ……......V

 3. Verifica delle forme d'onda all'oscilloscopio

Per verificare che l'Ampl.Op. in configurazione invertente, sfasa di 180° il segnale, si applica un generatore di segnali (che dia 1Vpp a 500Hz di frequenza) all'ingresso invertente e un canale di un oscilloscopio a doppia traccia all'uscita, l'altro canale viene collegato all'ingresso, in modo da poter visualizzare contemporaneamente il segnale di ingresso e quello di uscita.  

In questo modo si vedrà lo sfasamento tra i due segnali, quello di ingresso e quello di uscita.

A questo punto, mantenendo fisso ad 1Vpp il segnale d'ingresso Vi e, ad 1KW la resistenza R1, si varierà il valore della resistenza R2 e si verificherà il comportamento dell'Ampl.Op. al variare della resistenza di retroazione.

Con questi valori si traccerà un grafico, dove sull'asse orizzontale si segneranno i valori della resistenza R₂ e sull'asse verticale i valori della tensione di uscita.

Dalla tabella e dal grafico si noterà come il valore di R₂ (sempre in rapporto ad R₁) determini il guadagno, e come un elevato guadagno porti in saturazione l'Ampl.Op..

 Si noti che per R₂ = R₁ il guadagno è unitario e si ha solamente inversione del segnale (Inverter).

Per verificare il comportamento al variare della frequenza, come negli amplificatori tradizionali, si fissa un valore di tensione d'ingresso Vi_pp il più basso possibile (per avere grossi guadagni senza saturare l'Ampl.Op.) e, si fa variare la frequenza partendo dal valore più basso possibile (possibilmente dalla continua) e per ogni valore di frequenza si legge il valore Vu_pp della tensione di uscita.

Si inizia con R₁ = 1KW e R₂ = 10KW , poi si cambia il valore della resistenza R₂ in modo da variare il guadagno e verificare come varia la banda passante .

Si riportano poi i valori su un grafico in modo da avere delle curve che ci permetteranno di visualizzare subito il comportamento dell'Amp. Operazionale al variare della frequenza.

Le curve che saranno disegnate permetteranno di confermare quanto già analizzato a proposito del comportamento al variare della frequenza di un Amp. Op..