1.2.4. - Convertitore V/I con amplificazione della corrente

Le correnti generate dai circuiti sinora visti sono limitate alla massima corrente erogabile dall'amplificatore operazionale che, nei componenti di uso generale, cioè amplificatori operazionali di segnale, è della decina di mA. Correnti maggiori possono essere ottenute utilizzando un BJT, come in figura.

Data l'equipotenzialità degli ingressi, si ha:

.

La corrente dipende sempre dalla tensione di ingresso Vi, ma la corrente IL viene fornita dall'alimentazione negativa attraverso il transistor PNP. L'amplificatore operazionale deve fornire solo la corrente di base, di valore

.

Altri due circuiti atti a questo scopo sono i seguenti.

La corrente nel carico viene fissata dal valore della resistenza R e dall'alimentazione ±VCC.

Data l'equipotenzialità degli ingressi e trascurando la corrente di base IB, si ha:

.

L'amplificatore operazionale erogherà la sola corrente di base

.

Un circuito più versatile è il seguente.

Si suppone hFE >> 1, in modo da ritenere trascurabile la corrente IB rispetto IC, e quindi si può ritenere la corrente di collettore praticamente uguale a quella di emettitore.

Supponendo R1, R2 e R3 molto maggiori di RE si può trascurare la corrente in R2 e scrivere

.

Per l'equipotenzialità degli ingressi

.

Applicando il I° principio di Kirchhoff al nodo N, si ha:

.

Tenendo conto che , si ha:

,

valida se hEF >> 1.

Si può agire su R3 per stabilire l'inizio della scala, poi su R1 per regolarne l'ampiezza.

Tra le limitazioni del circuito, si ha:

Il convertitore V/I così realizzato non ha un terminale a massa;

Il convertitore è unidirezionale, cioè può generare correnti di un solo segno, in quanto il transistor deve funzionare in zona attiva;

La corrente massima (quella di saturazione) dipende dalla resistenza di carico RL e dalla tensione di alimentazione VCC.

Infatti, perché il BJT sia in zona attiva, deve essere

.

Poiché , la corrente è limitata da:

.

A volte è più utile conoscere il valore massimo ammissibile della resistenza di carico RL per un prefissato valore di IL:

.

Ovviamente non vanno superati i limiti del transistor per quanto riguarda la corrente di collettore massima, la massima tensione VCE, la massima dissipazione.

 

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