Tipologie di Amplificatori ideali in tensione o corrente

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 Un amplificatore è un dispositivo elettronico in grado di modificare l'ampiezza di un segnale di ingresso e portare in uscita il nuovo segnale. Gli amplificatori ideali si classificano in quattro categorie fondamentali, in base alle grandezze elettriche di ingresso e uscita: tensione (V) e corrente (I). Ogni tipologia ha un ruolo ben preciso nel trattamento dei segnali e viene modellizzato per rappresentare un comportamento ideale.


Amplificatore di tensione con uscita in tensione (V/V)

Figura 1: Circuito equivalente dell'amplificatore V/V.

Il modello di amplificatore in tensione prende in ingresso un segnale di tensione e ne viene amplificata l'ampiezza. Il guadagno di tensione in circuito aperto è ottenuto come il rapporto tra la tensione in uscita e la tensione in ingresso in condizioni di circuito aperto sull'uscita
Per quanto riguarda le resistenze di ingresso e uscita, deve essere fatto in modo che la resistenza in ingresso sia pressoché infinita e la resistenza di uscita pressoché nulla. Segue l'immagine del circuito equivalente (figura 1).
Si può descrivere questo sistema con la matrice mista (ibrida inversa). Il vettore degli ingressi è composto dalla tensione in ingresso Vin e dalla corrente di uscita Iout, mentre il vettore delle uscite è composto dalla corrente in ingresso e dalla tensione di uscita.  Considerando le grandezze in ingresso e uscita come segnali, la matrice costituita in questo modo:
ove il termine gin è la conduttanza di ingresso, ossia l'inverso della resistenza in ingresso in circuito aperto. hr è un eventuale termine di retroazione di corrente con cortocircuito in ingresso, se presente. Gli altri termini, alla riga due della matrice, sono noti. Il sistema lineare associato è

Amplificatore di tensione con uscita in corrente (V/I)

L’amplificatore V/I riceve un segnale in tensione all'ingresso e, oltre ad amplificarlo, lo converte in un segnale in corrente proporzionale.
Figura 2: circuito equivalente dell'amplificatore V/I.

L'analogo del guadagno è, in questo caso, la transconduttanza G, ed è definita come il rapporto tra la corrente in uscita e la tensione in ingresso in condizioni di cortocircuito sull'uscita: 
Le resistenze di ingresso e di uscita devono entrambe essere elevate, idealmente infinite.
La matrice descrittiva per questo tipo di amplificatori è la matrice delle ammettenze. Il vettore degli ingressi è definito dalla tensione in ingresso e dalla tensione in uscita, mentre il vettore delle uscite è composto dalla corrente in ingresso e dalla corrente in uscita:

ove compaiono tutti i termini già descritti. In più, compare Yr, il termine di retroazione di corrente con cortocircuito in ingresso. Il sistema lineare associato è 

Amplificatore di corrente con uscita in tensione (I/V)

L'opposto dell'amplificatore V/I è l'amplificatore corrente - tensione. Questi riceve in ingresso un segnale in corrente e porta in uscita, amplificato, un segnale in tensione.

Figura 3: circuito equivalente dell'amplificatore I/V.

Il guadagno è definito dalla transresistenza Rm, data dal rapporto tra la tensione in uscita e la corrente in ingresso in circuito aperto.
In questo contesto, la resistenza di ingresso e la resistenza di uscita devono essere entrambe molto basse, idealmente nulle. 
Questa tipologia di amplificatori viene descritta dalla matrice delle impedenze. Il vettore degli ingressi è composto dalla corrente in ingresso e dalla corrente in uscita, mentre il vettore delle uscite è composto dalla tensione in ingresso e dalla tensione in uscita:
Anche in questo caso, il termine Zr è l'impedenza di retroazione. Il sistema lineare associato a questa matrice è 


Amplificatore di corrente con uscita in corrente (I/I)

L'ultimo modello di amplificatore ideale è quello che riceve in ingresso un segnale in corrente e porta in uscita un altro segnale di corrente amplificato.
Figura 4: circuito equivalente dell'amplificatore I/I.

Il guadagno di corrente è definito come il rapporto tra la corrente in uscita e la corrente in ingresso in cortocircuito all'uscita.

Le resistenza di ingresso deve essere pressoché nulla, mentre in uscita occorre una resistenza elevata, idealmente infinita. 
La matrice descrittiva di questo amplificatore è la matrice ibrida. Il vettore delle uscite è definito dalla tensione in ingresso e la corrente di uscita, mentre il vettore degli ingressi è definito dalla corrente in ingresso e la tensione di uscita.

Anche in questo caso, il termine hr rappresenta la retroazione (di tensione). Il sistema lineare della matrice ibrida è


Segue una tabella riepilogativa riguardante il valore asintotico che le resistenze dovrebbero assumere per il tipo di amplificatore


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