🔌 Calcolatore resistenze amplificatore operazionale

Gli amplificatori operazionali sono il cavallo da lavoro del design analogico, e due valori di resistenza determinano il guadagno delle due configurazioni più comuni. Per l'amplificatore non invertente il guadagno è G = 1 + Rₘ/R₁, sempre maggiore di uno. Per l'amplificatore invertente il guadagno è G = −Rₘ/R₁, che può attenuare o amplificare e inverte la fase. Scegliere i valori delle resistenze è un continuo compromesso: troppo piccole e carichi la sorgente bruciando potenza; troppo grandi e dominano rumore ed errori di corrente di polarizzazione.

Consigli pratici: per guadagni intorno a 1–10, usa resistenze nell'intervallo 1–100 kΩ. A guadagni più alti, la resistenza di retroazione moltiplicata per la capacità d'ingresso forma un polo che limita la banda, e resistenze di valore elevato generano rumore termico. Il calcolatore gestisce il problema nelle due direzioni — guadagno dalle resistenze, o la resistenza che produce un guadagno obiettivo — e riporta il guadagno risultante sia in forma lineare sia in dB.

Nella configurazione invertente, la massa virtuale all'ingresso − fa sì che la corrente in R₁ sia uguale a quella in Rₘ, dando G = −Rₘ/R₁. Nella configurazione non invertente, la retroazione forza l'ingresso − a seguire V+, dando G = 1 + Rₘ/R₁. Il calcolatore le applica direttamente e, in modalità risoluzione, le riorganizza per la resistenza mancante.

La resistenza di retroazione richiesta calcolata (in modalità risoluzione) e il guadagno in dB sono i risultati che i progettisti copiano direttamente nei propri appunti di progetto. I limiti di banda derivano dal prodotto guadagno-banda dell'operazionale: la banda in anello chiuso è GBW/G, quindi un operazionale da 10 MHz configurato per un guadagno di 10 offre circa 1 MHz di banda. Pair resistor choices with the calcolatore del codice colori delle resistenze per decodificare i componenti che hai a disposizione.

1. Scegli la configurazione: invertente o non invertente.
2. Scegli la direzione: guadagno dalle resistenze, o resistenza dal guadagno.
3. Inserisci i due valori di resistenza (o il guadagno più una resistenza).
4. Clicca Calcola per vedere il guadagno (lineare e in dB) o la resistenza mancante.
5. Scegli un valore standard della serie E vicino al risultato.

Perché la formula del guadagno invertente ha il segno meno?

Poiché il segnale entra nell'ingresso invertente, l'uscita è sfasata di 180° rispetto all'ingresso. Per i segnali in alternata questo conta solo per la polarità; nei circuiti in continua significa che l'uscita oscilla nella direzione opposta all'ingresso.

Quale intervallo di resistenze dovrei usare?

Punta a 1–100 kΩ. Sotto quella soglia l'impedenza della sorgente e la capacità di pilotaggio dell'uscita diventano limitanti; sopra, crescono il rumore termico (che scala con √R) e gli errori di corrente di polarizzazione. Per la continua di precisione, mantieni Rₘ ≤ 1 MΩ.

Come gestisco un guadagno non invertente esattamente pari a 1?

Imposta Rₘ = 0 (corto circuito) e rimuovi R₁, oppure usa il classico collegamento a inseguitore di tensione. Per quel caso il calcolatore restituirà una resistenza di retroazione pari a 0; non serve una resistenza verso massa sull'ingresso invertente.

Cosa limita la banda ad alto guadagno?

Il prodotto guadagno-banda (GBW) dell'operazionale. La banda in anello chiuso ≈ GBW / guadagno. Un operazionale da 10 MHz con guadagno 100 offre solo 100 kHz di banda utile. Per guadagno e frequenza elevati, metti in cascata più stadi o scegli un amplificatore più veloce.

Posso realizzare un attenuatore con uno stadio invertente?

Sì. Con Rₘ < R₁ lo stadio invertente attenua, e l'impedenza d'ingresso è semplicemente R₁. È un modo comune per ridurre un segnale forte di un sensore alla scala di un ADC mantenendo il disaccoppiamento dalla sorgente.

Il calcolatore considera tensione di offset e corrente di polarizzazione?

No — assume un operazionale ideale. I componenti reali hanno tensione di offset d'ingresso (da microvolt a millivolt) e correnti di polarizzazione (da pA a nA) che aggiungono piccoli errori, peggiori nei progetti ad alta impedenza o ad alto guadagno. Per la continua di precisione usa amplificatori a basso offset o chopper.