1.4.2. - Voltmetro

In figura è rappresentato un convertitore V/I non invertente che ha come carico un microamperometro (m A) con resistenza interna R_A.

Applicando una tensione V_i > 0 , per effetto dell'equipotenzialità degli ingressi dell'amplificatore operazionale, la corrente nello strumento risulterà:

.

e si mantiene costante, indipendentemente dal valore di R_A e dell'eventuale carico; inoltre, l'elevata resistenza di ingresso dell'amplificatore operazionale non carica la sorgente della tensione V_i. Pertanto, questo circuito converte, con precisione, la tensione in una corrente I_A ad essa proporzionale. Il circuito funziona egregiamente come voltmetro.

Nota la corrente di fondo scala dello strumento, si può definire, mediante la resistenza R, la massima tensione misurabile.

Dovendo misurare tensioni più elevate, si può ricorrere ad un partitore resistivo.

Volendo misurare tensione alternate, si può utilizzare un ponte raddrizzatore inserito nella rete di retroazione, come in figura.

Con tale circuito, la corrente alternata viene convertita in raddrizzata. Durante la semionda positiva dell'ingresso, i diodi D₁ e D₃ conducono, mentre diodi D₂ e D₄ conducono durante la semionda negativa di V_i. Quindi la corrente nello strumento scorre in una sola direzione per l'intero periodo della grandezza alternata di ingresso. In questo modo l'indice dell'amperometro risulta sensibile al valore medio della corrente raddrizzata.

Per effettuare una corretta calibrazione della scala è necessario considerare l'ammontare della deviazione dell'indice. Nel caso di raddrizzatore a ponte, la corrente nello strumento si può esprimere come

oppure come

,

dove

I_A = corrente continua nello strumento;

V_i = valore efficace della tensione raddrizzata d'ingresso;

R = resistenza in serie allo strumento.

Utilizzando le equazioni prima scritte, la scala dello strumento può essere tarata per leggere il valore efficace della tensione d'ingresso.