Gli amplificatori operativi sono componenti essenziali nell'elaborazione analogica del segnale, utilizzati per creare circuiti che eseguono operazioni matematiche come l'integrazione e la differenziazione.

Costruzioni circuiti integrativi

Un circuito integrato produce un output proporzionale all'integrale del segnale di ingresso, che utilizza tipicamente un amplificatore operativo con un resistore e un condensatore collegato in una specifica configurazione.

Il segnale di ingresso viene applicato attraverso un resistore all'ingresso invertente dell'op-amp. Un condensatore è collegato tra l'uscita e l'ingresso invertente. L'ingresso non invertente viene messo a terra. Questa configurazione fa sì che la tensione di uscita sia proporzionale all'integrale della tensione di ingresso nel tempo.

Costruzione di circuiti differenziatori

Un circuito differenziatore emette una tensione proporzionale alla velocità di cambiamento del segnale di ingresso, e utilizza anche un amplificatore operativo con resistore e condensatore ma in una configurazione diversa dall'integratore.

Il segnale di ingresso viene alimentato tramite un condensatore all'ingresso invertente dell'op-amp. Una resistenza collega l'uscita all'ingresso invertente. L'ingresso non invertente viene messo a terra. Questa configurazione fa sì che la tensione di uscita sia proporzionale al derivato della tensione di ingresso.

Analizzare il comportamento del circuito

Il comportamento dei circuiti integratiri e differenziatori può essere compreso attraverso le loro funzioni di trasferimento. La funzione di trasferimento dell'integratore è inversamente proporzionale alla frequenza, rendendolo adatto per segnali a bassa frequenza.

Entrambi i circuiti sono sensibili al rumore e richiedono considerazioni di progettazione adeguate, come l'aggiunta di resistenze per limitare il guadagno ad alta frequenza o utilizzando filtri per stabilizzare l'output.

Applicazioni

I circuiti integrativi e differenziatori sono utilizzati in varie applicazioni, tra cui generazione di forme d'onda, elaborazione dei segnali e sistemi di controllo, fondamentali nella progettazione di filtri, oscillatori e computer analogici.