Episodio 1: Il Paradosso del Ponte Invertito
Sembra non-invertente, ma inverte. Un trucco? No, solo un’illusione topologica.
Un circuito che confonde forma e funzione.
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Intro tecnica dell’episodio:
Nel silenzio di un laboratorio notturno, un circuito emerge tra le nebbie del datasheet. Quattro resistenze, due ingressi, un solo operazionale. Ma qualcosa non torna. Il segnale entra... e scompare. L’uscita è viva, ma sembra smentire ogni regola.
Questo è il Paradosso del Ponte Invertito. E solo chi osa guardare oltre il multimetro troverà la verità.
Descrizione del circuito “impossibile”:
Un amplificatore operazionale in configurazione apparentemente non invertente, ma con una retroazione “spezzata”.
Ecco la descrizione:
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Ingresso collegato a entrambi i terminali tramite un partitore.
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Feedback negativo incompleto, passa per una resistenza che porta… da di nuovo a ?!
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Risultato: il circuito amplifica... ma con un guadagno che sembra negativo anche se il collegamento è non invertente.
Sfida per il lettore:
- Domanda 1: Qual è il guadagno effettivo del circuito?
- Domanda 2: Perché il segnale di uscita ha fase opposta pur non essendo in configurazione invertente?
- Domanda 3: Cosa succede se cambiamo una sola resistenza?
Fermati. Disegna. Pensa. Poi continua a leggere…
Soluzione guidata:
Analisi nodale.
Spiegazione concetto di “pseudo-configurazione”.
Il trucco è nella retroazione parziale e nel partitore sbilanciato.
Il circuito crea una forma di inversione apparente, ma il loop è chiuso in modo inusuale.
Risultato: il circuito amplifica... ma con un guadagno che sembra negativo anche se il collegamento è non invertente.
Analisi del circuito:
1. Configurazione apparente:
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L'ingresso è collegato a entrambi i terminali dell'op-amp tramite due resistenze (R1 e R2).
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Il feedback (Rf) non è diretto, ma "ritorna" al nodo di ingresso.
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Sembra una configurazione non-invertente… ma il segnale si inverte!
2. Analisi passo-passo:
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L’ingresso va simmetricamente ai due terminali: ciò crea un bilanciamento iniziale.
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Il ramo di feedback chiude una retroazione negativa nascosta, passando per Rf in modo tortuoso.
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Questo genera un comportamento simile a quello di un amplificatore invertente, ma mascherato.
3. Guadagno effettivo:
Se analizziamo i nodi con le leggi di Kirchhoff:
Quindi: comportamento invertente, ma ottenuto con un circuito “non convenzionale”.
4. Morale del circuito:
Questo schema è un perfetto esempio per spiegare:
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L’importanza della topologia, non solo del punto d’ingresso.
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Come il feedback negativo possa “nascondersi” ma dominare il comportamento del circuito.
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Quanto sia sottile il confine tra configurazioni canoniche e “mutanti”.
Conclusione:
L’amplificatore operazionale è come uno specchio distorto: mostra ciò che c’è… e ciò che potrebbe essere.
Anche un ponte, se lo guardi dal verso sbagliato, può sembrarti un burrone.E così il paradosso è svelato: non era il circuito a mentire, ma i nostri occhi a fidarsi troppo delle apparenze.
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