Come tutti sanno quando dobbiamo amplificare i segnali di BF possiamo utilizzare oltre a fet e transistor anche quelle piccole meraviglie di concentrazione elettronica chiamati amplificatori operazionali che sono quei tipi di integrati rappresentati graficamente col segno del triangolo, dove i due ingressi sono evidenziati con i segni "+" e "-" , l'unica uscita ("out") è posta sul vertice del triangolo , in più vi sono gli altri piedini di utilità tra cui "V+","V-" eccetera e che progettati per essere alimentati con tensioni duali possono però funzionare benissimo con un'alimentazione singola . A questi operazionali che al loro interno presentano già una complessa rete circuitale completa di tutti i componenti necessari alla corretta polarizzazione basta l'aggiunta di pochi componenti esterni per il loro funzionamento e il programmino che vi propongo serve proprio al calcolo della poca componentistica di base che va a completare la configurazione esterna all'operazionale sia adottando alimentazioni duali che singole , segnali in entrata sia continui che alternati, utilizzando sia l'ingresso invertente che quello non invertente; inoltre il programma vi fornirà con calcoli incrociati a seconda delle vostre scelte circuitali sia il guadagno ottenuto che quello massimo utilizzabile per quella specifica scelta, la massima ampiezza del segnale in uscita a seconda della tensione di alimentazione per riuscire a mantenere un'onda sinusoidale senza distorsioni, il massimo segnale che potremo applicare al suo ingresso e la massima frequenza che l'operazionale riuscirà ad amplificare in base al guadagno scelto.Su questi dati di base così potrete scegliere la costruzione dei vostri stadi preamplificatori e naturalmente non vi è nulla di complicato nel programma basta inserire in poche celle i dati :in figura 1 potete vederne la maschera iniziale con le varie opzioni di scelta, nelle figure 2 e 3 le schermate relative ai calcoli per segnali continui/alternati ad alimentazione duale sia utilizzando l'ingresso invertente che quello non invertente, nelle figure 4 e 5 le schermate relative sempre ai calcoli per segnali continui/alternati ma ad alimentazione singola sia utilizzando l'ingresso invertente che quello non invertente, nelle figure 6 e 7 le schermate relative ai calcoli per soli segnali alternati ad alimentazione duale sia utilizzando l'ingresso invertente che non invertente, nelle figure 8 e 9 le schermate relative ai calcoli sempre per soli segnali alternati ma ad alimentazione singola sia utilizzando l'ingresso invertente che quello non invertente.
Come si vede nelle varie figure oltre ai dati nelle varie schermate del programma vi sono stati implementati gli schizzi circuitali naturalmente sintetizzati alla sola soddisfazione grafica minima delle resistenze e condensatori necessari. Di proposito ho escluso la rappresentazione dei condensatori per limitare la banda passante superiore sui 30 kHz nei preamplificatori audio di cui comunque ho inserito il calcolo in automatico e di quelli per le autoscillazioni per non appesantire gli schemi, mentre per facilitarvi i calcoli vi ho incluso a parte la rappresentazione grafica dei valori e codici a colore delle resistenze. I dati dovrete inserirli solo nelle celle di colore giallo e poi cliccare sui pulsanti con la dicitura "calcola" e nelle celle colorate di azzurro appariranno i valori calcolati, i valori delle due resistenze che operano sul guadagno dell'operazionale appariranno anche negli schemi grafici insieme al valore del guadagno "G".
Prendendo come esempio la figura 8 riguardante la schermata per segnali alternati ad alimentazione singola utilizzante l'ingresso non invertente descriviamo un esempio di calcolo. Come prima operazione possiamo calcolare il valore di guadagno "G"dell'operazionale inserendo a piacimento i valori di R2 e R3,in questo caso rispettivamente di 3.900 e 220.000 ohm e avremo come risultato un guadagno di 57 volte. La verifica per R3 la potremo fare nel sottostante box di calcolo dove immettendo il valore di R2(3.900) e del guadagno(57) avremo come risultato il valore di R3 uguale a 218.400 ohm e quindi per approssimazione lo standard dei 220.000 ohm; la verifica di R2 la faremo nell'ulteriore sottostante box di calcolo dove inserendo il valore di R3(220.000) e il valore del guadagno(57) avremo come risultato R2 uguale a 3.929 ohm e quindi per approssimazione lo standard dei 3.900 ohm.
Scendendo ancora troviamo il box per calcolare la massima frequenza amplificata dove inserendovi il valore del guadagno(57) e il valore di GBW dell'operazionale che usiamo (che è reso noto nelle specifiche tecniche dello stesso), in questo caso ad esempio"5" ,avremo come massima frequenza amplificata la soglia degli 87.719 hertz. A questi punti conoscendo il valore della tensione di alimentazione, in questo caso 12 volt, se misuriamo il segnale in ingresso(in millivolt) in questo esempio di 160 millivolt e mettiamo entrambi i valori nell'ultimo box di calcolo sapremo che con quei valori il massimo guadagno utilizzabile sarà di 64 volte: nel piccolo box di calcolo automatico senza inserimento di dati denominato" Massimo segnale in millivolt da applicare sull'ingresso" vedremo infatti indicato il valore di 177,7 millivolt , se sull'ingresso dovessimo misurare un valore in millivolt superiore a quello indicato allora il guadagno scelto non andrebbe più bene e dovremo o abbassare il guadagno voluto o appunto limitare il segnale all'ingresso al valore indicato dal programma.
Nei restanti due piccoli box di calcolo automatico abbiamo in uno l'indicazione di quale deve essere il valore massimo del segnale in uscita (in volt picco/picco) rispetto alla tensione di alimentazione dell'integrato e nell'altro il valore del condensatore (in picofarad) da mettere in parallelo alla resistenza che opera tra l'ingresso utilizzato e l'uscita per limitare la banda passante sui 30 kHz nel caso di preamplificatori per segnali audio. Sperando di aver offerto un altro piccolo aiuto utile al nostro hobby...alla prossima!
