Sistemi e tecnologie elettroniche/Gli amplificatori

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Vista dall'esterno[modifica]

2 L'amplificatore restituisce in uscita un certo segnale con più potenza del segnale in ingresso. Deve tendere ad essere un modulo lineare, cioè deve replicare il segnale deteriorandolo il meno possibile.

3 Gli amplificatori sono specifici in base alla frequenza del segnale.

22 A seconda se i segnali in ingresso e in uscita sono correnti o tensioni:

  • : amplificatore di tensione
  • : amplificatore di corrente
  • : amplificatore di transresistenza
  • : amplificatore di transconduttanza

4 In un amplificatore di tensione si possono distinguere 4 terminali:

  • in basso: terminale comune (a cui sono collegate tutte le tensioni);
  • a sinistra: porta di ingresso a cui è applicata la tensione di ingresso ;
  • a destra: porta di uscita a cui è applicata la tensione ;
  • in alto: alimentazione, costituita da una tensione costante .

5 Flusso del segnale: porta di ingresso → amplificatore → porta di uscita

La tensione di uscita è misurata sulla resistenza di carico, che si comporta da utilizzatore quando riceve il segnale.

Guadagno di potenza[modifica]

6 L'alimentazione fornisce l'energia necessaria per amplificare la tensione di ingresso. Avviene però una dispersione dell'energia → si definisce efficienza il rapporto tra la potenza fornita al carico e la potenza fornita dall'alimentatore.

7 L'amplificazione di tensione determina di quanto è aumentato il valore di picco (= ampiezza massima) del segnale:

8 Si potrebbe realizzare un amplificatore tramite un trasformatore (ideale), il cui numero di spire sia legato ad , ma la potenza di uscita sarebbe uguale a quella in ingresso:

9 Il guadagno di potenza, espresso in decibel (dB), è un modo per calcolare il rapporto tra le potenze:

dove è una quantità adimensionata detta rapporto di potenza. Se . Se , l'unità di misura del guadagno diventa il dBm.

10 Esprimendo il guadagno di potenza tramite i rapporti tra tensioni e resistenze:

e supponendo uguali le resistenze e :

[1]

11 Se più amplificatori sono connessi in cascata, le amplificazioni si moltiplicano e i guadagni si sommano. Si chiama tensione picco-picco la differenza tra i valori massimo e minimo di tensione: .

12 Se invece , l'amplificazione del segnale è proporzionale al rapporto tra le resistenze.

Struttura interna[modifica]

Amplificatore di tensione[modifica]

13 All'interno vi è un generatore di tensione pilotato in uscita.

Idealmente, tutti i generatori sono ideali e non vi sono resistenze → nessuna perdita. 14 In realtà, le resistenze interne e dissipano potenza.

15 effetto degli ingressi: Con uscita a vuoto (), la tensione del generatore reale si ripartisce tra la resistenza del generatore e la resistenza di ingresso :

16 effetto delle uscite: Con generatore ideale in ingresso (), la tensione si ripartisce tra la resistenza di uscita e la resistenza di carico :

17 La funzione di trasferimento complessiva tiene conto degli effetti combinati della resistenza d'ingresso e di quella d'uscita :

con uscita a vuoto con generatore ideale effetto complessivo

Casi ideali[modifica]

Idealmente, i generatori in ingresso devono essere ideali, e il carico deve ricevere tutta la tensione :

  • 24 ingressi in tensione:
  • 25 ingressi in corrente:
  • 26 uscite in tensione:
  • uscite in corrente:

Casi reali[modifica]

  • 23 ingressi in tensione: amplificatori per microfono, circuiti logici;
  • ingressi in corrente: sensori ottici (fotodiodi, telecomandi con infrarossi) che convertono l'onda elettromagnetica in corrente;
  • uscite in tensione: alimentazione di circuiti elettronici, lampadine;
  • uscite in corrente: motori, attuatori elettromagnetici, caricabatterie.

Da rete a doppio bipolo[modifica]

31-32 Il modello più semplice di amplificatore è definito dai 3 parametri , , :

Qualunque doppio bipolo con generatore pilotato, applicando il teorema di Thevenin, si può ricondurre al modello più semplice.

Doppi bipoli in cascata[modifica]

35 Due doppi bipoli sono in cascata se la tensione di uscita del primo è quella di ingresso del secondo. Una catena di doppi bipoli si può ricondurre a un singolo doppio bipolo equivalente di parametri:

  • 36 funzione di trasferimento complessiva: è il prodotto delle funzioni di trasferimento dei singoli moduli;
  • resistenza equivalente di ingresso : coincide con la resistenza di ingresso del primo modulo:
  • resistenza equivalente di uscita : coincide con la resistenza di uscita dell'ultimo modulo:

Note[modifica]

  1. Vedi anche Una nota di cautela sul fattore 20 su Wikipedia.
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