Amplificatore operazionale seguito di tensione: Cos'è?
Cos'è un seguitore di tensione?
Un seguitore di tensione (anche noto come amplificatore buffer, amplificatore a guadagno unitario o amplificatore di isolamento) è un circuito op-amp la cui uscita tensione è uguale alla tensione d'ingresso (la "segue"). Pertanto, un seguitore di tensione op-amp non amplifica il segnale d'ingresso e ha un guadagno di tensione pari a 1.
Il seguitore di tensione non fornisce attenuazione o amplificazione, solo buffering.
Un circuito seguitore di tensione ha un'impedenza d'ingresso molto alta. Questa caratteristica lo rende una scelta popolare in molti diversi tipi di circuiti che richiedono l'isolamento tra il segnale d'ingresso e quello d'uscita.
Il circuito del seguitore di tensione è mostrato di seguito.
Una legge importante che sottende un seguitore di tensione è la legge di Ohm.
Questa afferma che la corrente di un circuito è uguale alla sua corrente divisa per la sua tensione divisa per la sua resistenza.
Come menzionato, i seguitori di tensione hanno un'impedenza d'ingresso molto alta (e quindi una resistenza elevata).
Ma prima di discutere dei circuiti con alta impedenza, sarà utile prima comprendere cosa accade in un circuito con bassa impedenza.
Un'impedenza d'ingresso bassa - e quindi resistenza in questo caso - comporterà che la "R" nella formula della legge di Ohm sia piccola.
Con una tensione fissa (V), ciò significherà che una grande quantità di corrente sarà richiesta da un carico a bassa impedenza (resistenza).
Pertanto, il circuito preleva una grande quantità di potenza dalla fonte di alimentazione, causando elevate perturbazioni della fonte.
Ora consideriamo di fornire la stessa potenza a un circuito seguitore di tensione.
Il circuito del seguitore di tensione è mostrato di seguito.
Notare come l'uscita sia collegata al suo ingresso invertente.
Questo collegamento costringe l'op-amp ad adattare la sua tensione d'uscita per renderla uguale alla tensione d'ingresso.
La tensione d'uscita quindi "segue" la tensione d'ingresso.
Come menzionato, un seguitore di tensione è un tipo di op-amp con un'impedenza molto alta.
Più specificamente, il lato d'ingresso dell'op-amp ha un'impedenza molto alta (da 1 MΩ a 10 TΩ), mentre l'uscita no.
La legge di Ohm deve comunque rimanere vera.
Quindi, se manteniamo la tensione uguale sul lato d'ingresso e d'uscita, e riduciamo significativamente la resistenza... cosa succederà alla corrente?
Hai ragione: la corrente aumenta enormemente.
Un seguitore di tensione mantiene la tensione uguale - non abbiamo detto che mantiene anche la corrente uguale!
Mentre un seguitore di tensione ha un guadagno di tensione unitario (cioè uguale a uno), ha un guadagno di corrente molto alto.
Quindi, sul lato d'ingresso: impedenza molto alta, e corrente molto bassa.
E sul lato d'uscita: impedenza molto bassa, e corrente molto alta.
La tensione rimane la stessa, ma la corrente aumenta (perché l'impedenza è diminuita tra il lato d'ingresso e il lato d'uscita).
Come menzionato: l'impedenza d'ingresso dell'op-amp è molto alta (da 1 MΩ a 10 TΩ).
Con un'impedenza d'ingresso così alta, l'op-amp non carica la fonte e preleva solo una corrente minima da essa.
Poiché l'impedenza d'uscita dell'op-amp è molto bassa, pilotizza il carico come se fosse una fonte di tensione perfetta.
Entrambe le connessioni alla e dal buffer sono quindi connessioni ponte.
Ciò risulta in un consumo di potenza ridotto nella fonte e in una minore distorsione dovuta a sovraccarichi e altre cause di interferenza elettromagnetica.
Guadagno del Seguitore di Tensione
Un seguitore di tensione ha un guadagno di tensione pari a 1 (unitario), perché la tensione d'uscita segue la tensione d'ingresso. Anche se il guadagno di tensione di un amplificatore buffer è approssimativamente unitario, esso fornisce un considerevole guadagno di corrente e di potenza. Nonostante ciò, è comune dire che ha un guadagno di 1 - riferendosi al guadagno di tensione (equivalente a 0 dB).
