Amplificatori operazionali

Gli amplificatori operazionali (OP-AMP = operational amplifler) sono componenti integrati molto versatili, originariamente previsti per la realizzazione di calcolatori analogici, e da questa primaria applicazione ne derivano il nome.
Anche se a partire dagli anni '60 la diffusione della componentistica integrata ha notevolmente contribuito al successo di questo componente, già in precedenza, inizialmente con tubi elettronici e poi a transistor, ne era stato introdotto l'uso.

Gli amplificatori operazionali sono progettati per fare operazioni negli amplificatori, filtri attivi, comparatori, convertitori. Inoltre sono impiegati in altri componenti per la realizzazione di circuiti lineari come amplificatore invertente e non invertente, sommatore, inseguitore, integratore, derivatore, etc.
In generale il modello dell'amplificatore presenta due ingressi: uno definito invertente, indicato con il simbolo "-", l'altro definito non invertente, indicato con il simbolo "+", ed un’uscita.
L'impedenza di ingresso presenta un valore molto elevato, idealmente infinito, mentre l'impedenza di uscita ha valore basso, idealmente nullo. Il fatto che la resistenza d’ingresso sia infinita implica che l’amplificatore non assorbe corrente da nessuno dei due terminali d’ingresso. Inoltre, il fatto che la resistenza d'ingresso sia infinita e quella di uscita nulla, fa sì che un amplificatore operazionale ideale sia un perfetto amplificatore di tensione. Nella pratica questi valori, così come la banda passante e la frequenza massima di lavoro, sono determinati dalle caratteristiche costruttive dei singoli modelli di circuiti integrati. La maggior parte degli amplificatori operazionali è progettata per lavorare con una tensione di alimentazione duale, cioè con un valore positivo ed uno negativo, simmetrici rispetto alla massa. Le due tensioni non necessariamente devono avere lo stesso valore: ad esempio la tensione positiva potrebbe essere di 15 volt, quella negativa di 7 volt, la versatilità di questi dispositivi è tale, che vi possono essere applicazioni in cui la tensione negativa può essere posta a zero, ovvero, il componente è alimentato da una tensione singola rispetto alla massa. Nell'alimentazione duale, il livello del segnale in uscita, può spaziare tra i due valori di tensione d'alimentazione, a meno di un piccolo margine, che può variare secondo il tipo di operazionale adottato. Quando gli ingressi sono posti allo stesso valore di tensione (cioè cortocircuitati), l'uscita dovrebbe idealmente assumere il potenziale della massa. In realtà il valore diverge verso un estremo e la differenza di potenziale che deve essere applicata tra gli ingressi per azzerare l'uscita, è detta tensione di offset.