1. Amplificatore di transresistenza
2. Amplificatore di transconduttanza
3. Amplificatore di corrente
4. Voltage Follower

Tratto dal sito "Laboratorio di elettronica": Una grande quantità di materiale di alta qualità sull'elettronica, scritto dai professori Trivi e Monteduro dell'I.T.I.S. Fauser di Novara.

Amplificatore di transresistenza

Si preleva una tensione in uscita e la si riporta, come corrente, in parallelo alla maglia d'ingresso, quindi sarà una reazione di tensione - parallelo, ovvero, parallelo - parallelo.

La funzione di trasferimento sarà

data da:

Bisogna notare che la tensione di uscita risulta "pilotata" dalla corrente in ingresso, questo giustifica il nome di amplificatore di transresistenza, dato al circuito.

Dall'equazione al nodo B, risulta:

ma, non entrando corrente nell'operazionale, I_i = 0. Ne deriva, quindi, che I_e=I_r. Inoltre V_i = 0, ciò implica che il punto B sia praticamente a potenziale di massa. Infatti, si suole indicare B come "Massa Virtuale", ovvero B risulta una massa per le tensioni, ma non per la correnti.

Per le posizioni espresse in precedenza sarà ed essendo posso dire che ovvero

Calcoliamo, ora, la resistenza di ingresso del circuito riferendoci alla Fig.15.

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quindi

Come si vede, la resistenza di ingresso per questa configurazione è molto bassa.

Per il calcolo della resistenza d'uscita, consideriamo l'espressione ottenuta dall'analisi del circuito di Fig.13:

prendendo il limite per , otteniamo , che è ancora un valore estremamente basso.

In conclusione, l'amplificatore di transresistenza presenta una tensione d'uscita direttamente proporzionale alla corrente d'ingresso e resistenze d'ingresso e d'uscita bassissime.

Dall'amplificatore di transresistenza, deriva direttamente l'amplificatore di tensione invertente:

Anche di questo circuito calcoleremo il guadagno, procedendo come segue.

Considerando che, essendo V_i = 0, e che, pertanto, il punto B è una massa virtuale, la resistenza che si vedrà fra B e massa è nulla, ovvero, la conduttanza parallela di Norton è infinita. Sotto queste ipotesi, sostituendo al ramo serie l'equivalente di Norton visto fra la massa ed il morsetto B, otteniamo il circuito di Fig. 17, in cui .

Sostituendo nella espressione, ad esso relativa, vista poc'anzi, , il valore di I_e ottenuto, ed al posto di R, R₂, avremo:

dalla quale si ottiene:

Per il calcolo della resistenza d'ingresso riferiamoci, ancora, al circuito di Fig.16 notiamo che:

ma, essendo , è lecito scrivere che:

e, siccome A_d è molto grande, vediamo che , da quanto detto deriva che: .

Per quanto riguarda la resistenza d'uscita è facile dimostrare, come si è già fatto per l'amplificatore di tensione non invertente, che R_out è molto bassa, infatti essa è ancora data dalla relazione seguente:

Si preleva una corrente in uscita riportandola come tensione in ingresso, sarà quindi una reazione di corrente serie, ovvero serie - serie.

Nell'ipotesi che V_i = 0, avremo V_e = V_r = R·I_r.

Inoltre, essendo sempre I_i = 0 e considerando che I_r = I_i + I_u, si otterrà I_r = I_u che, tramite opportune sostituzioni ci fornisce la relazione:

Questo amplificatore fornisce ad un carico R_l, una corrente direttamente proporzionale alla tensione pilota V_e, questo giustifica il nome di amplificatore di transconduttanza. Il suo grosso inconveniente, è costituito dal fatto, che, non possedendo il carico alcun capo a massa e, quindi, non essendo connesso ad alcun potenziale di riferimento, rimane fluttuante.

Il calcolo della resistenza d'ingresso di questo circuito, può essere condotto osservando che esso è topologicamente identico all'amplificatore di tensione non invertente.

Per comodità riportiamo il circuito utilizzato per il computo, dal quale si ricava:

Come si nota, per l'elevato valore di A_d, anch'essa avrà un valore molto alto.

Per quanto concerne la resistenza d'uscita, consideriamo il circuito di Fig.19:

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Per chiarezza, è bene ridisegnarlo come segue:

Risolvendo il circuito, otteniamo:

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ma, da cui:

allora:

Da cui

Valore che risulta estremamente elevato.

Amplificatore di corrente

Si preleva una corrente in uscita e la si riporta come corrente in ingresso. Pertanto avremo una reazione di corrente-parallelo, ovvero serie-parallelo.

Ipotizzando V_i = 0, si ottiene che la corrente I_u si ripartisce nelle due resistenze R₁ ed R₂. Risolvendo il partitore di corrente, troviamo che

Dall'ipotesi che I_i= 0, risulta I_r = - I_e, pertanto

Anche questo amplificatore ha l'inconveniente di richiedere un carico fluttuante, cioè senza alcun capo a massa.

Volendo calcolare, anche per questo circuito, le resistenze d'ingresso e d'uscita, si può ricorrere a ragionamenti già visti in precedenza ottenendo così, che la resistenza d'ingresso è molto bassa mentre quella d'uscita risulta estremamente elevata.

Inseguitore di tensione ("voltage follower")

L'inseguitore di tensione, deriva direttamente dall'amplificatore di tensione non invertente, quando si faccia tendere R₂ a zero ed R₁ all'infinito (vedi Fig.11). Il circuito risultante è quello che segue:

Considerando che la V_i è praticamente uguale a 0, otteniamo che .

Presenterà, quindi, amplificazione di tensione estremamente prossima ad 1, unitamente ad un'altissima impedenza di ingresso (circa pari a 2·Ric) ed ad una bassissima impedenza di uscita. Pertanto, essendo privo da rapporti di partizione, sarà utilizzato come adattatore di impedenza fra una sorgente ad alta impedenza di uscita ed un utilizzato