Aula 8 By: Abraham Ortega Paredes. Amplificadores Operacionais Introdução Amplificador...
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- Aula 8 By: Abraham Ortega Paredes
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- Amplificadores Operacionais Introduo Amplificador operacional
ou amp op Amplificador diferencial de ganho muito alto Impedncia de
entrada muito alta e impedncia de sada muito baixa Normalmente so
utilizados para obter variaes na tenso (amplitude e polaridade)
Para osciladores, filtros e circuitos de instrumentao Alguns tem
estagio de amplificadores diferencias para produzir ganho muito
alto de tenso.
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- Amplificadores Operacionais Amplificador operacional de duas
entradas e uma sada Entrada com terminao nica
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- Amplificadores Operacionais Entrada (diferencial) com terminao
dupla Uma entrada V d aplicada nos dois terminais de entrada Dois
sinais separados so aplicados nas entradas V i1 - V i2
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- Amplificadores Operacionais Sada com terminao dupla Um sinal de
entrada aplicada a qualquer entrada resultara em sadas para ambos
os terminais de sada com polaridades opostas
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- Amplificadores Operacionais Sada com terminao dupla A figura
mostra uma entrada com terminao nica com uma sada com terminao
dupla. Um sinal aplicado na entrada mais resulta em duas sadas
amplificadas de polaridades opostas
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- Amplificadores Operacionais Sada com terminao dupla A figura
mostra uma entrada com uma sada nica medida entre os terminais de
sada (no em relao a terra). Esta sada diferena V 01 - V 02 tambm
denominada sinal flutuante pois nenhuma sada o terra A sada
diferena 2 vezes maior que V 01 ou V 02 pois so polaridades opostas
ou seja 10V (-10V) = 20V
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- Amplificadores Operacionais Sada com terminao dupla A figura
mostra a operao entrada diferencial, sada diferencial A entrada
aplicada entre os dois terminais de entrada e a sada tomada entre
os dois terminais de sada Esta uma operao completamente
diferencial
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- Amplificadores Operacionais Operao modo comum Quando os mesmos
sinais de entrada so aplicadas a ambas a s entradas As duas
entradas so igualmente amplificadas e como produzem polarizaes
opostas na sada estes, se cancelam fazendo-se = 0 Na pratica
verifica-se um pequeno sinal de sada
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- Amplificadores Operacionais Rejeio modo comum Todas as sinais
opostas na entrada se amplificaro muito na sada Os sinais comuns
nas entradas se amplificaro levemente Isto acontece com o sinal
rudo que comum em todas as entradas
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- Amplificadores Operacionais Operao Diferencial e modo comum
Como a amplificao de sinais de entrada opostas muito maior do que
as entradas comuns o circuito fornece uma rejeio de modo comum
descrita por um parmetro chamado razo de rejeio de modo comum RRMC.
Entradas diferencias Quando entradas separadas so aplicadas ao
amp-op, o sinal diferena resultante a diferena entre as duas
entradas Entradas Comuns Quando os sinais so iguais o sinal comum
as duas entradas
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- Amplificadores Operacionais Operao Diferencial e modo comum
Tenso de Sada V d = Tenso diferena V c = Tenso Comum A d = Ganho
diferencial do Amplificador A c = Ganho de modo-comum do
Amplificador
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- Amplificadores Operacionais Operao Diferencial e modo comum
Entradas de Polaridades Opostas Se as entradas de polaridades
opostas so sinais idealmente opostos V i1 = -V i2 = V s a tenso
diferena resultante : Enquanto a tenso comum resultante : A tenso
de sada resultante
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- Amplificadores Operacionais Operao Diferencial e modo comum
Entradas de Mesma Polaridade Se as entradas de mesma polaridade so
aplicadas a um amp-op V i1 = V i2 = V s a tenso diferena resultante
: Enquanto a tenso comum resultante : A tenso de sada
resultante
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- Amplificadores Operacionais Operao Diferencial e modo comum
Rejeio de Modo Comum As relaes anteriores fornecem informao para
medir A d e A c em amp-op Para medir A d faa V i1 = -V i2 = V s =
0,5 V tal que Enquanto a tenso comum resultante : A tenso de sada
resultante
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- Amplificadores Operacionais Operao Diferencial e modo comum
Rejeio de Modo Comum Para medir A c faa V i1 = V i2 = V s = 1V tal
que Enquanto a tenso comum resultante : A tenso de sada
resultante
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- Amplificadores Operacionais Operao Diferencial e modo comum
Razo de Rejeio de Modo Comum Tendo obtido A d e A c podemos
calcular a razo de rejeio em modo comum (RRMC) por: O RRMC pode ser
tambm expresso em termos logartmicos por:
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- Amplificadores Operacionais Operao Diferencial e modo comum
Exe. Calcule o RRMC para o circuito das medidas mostrados
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- Amplificadores Operacionais Operao Diferencial e modo comum
Sol. Temos para a primeira fig. A d = V o /V d = 8V/1mV = 8000 Para
a fig. 2 temos A c = V o /V c = 12mV/1mV = 12 Ento o valor de RRMC
: RRMC = A d /A c = 8000/12 = 666,7 Podemos expressar a tenso de
sada em termos de RRMC ento temos Agora podemos dizer:
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- Amplificadores Operacionais Operao Diferencial e modo comum
Exe. Determine a tenso de sada de um Amp-op para tenses de entrada
Vi1 = 150V e V2i = 140V. O Amp-op tem um ganho diferencial de Ad =
4000 e o valor RRMC : (a) 100 e (b) 100000 Sol: (a) (b)
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- Amplificadores Operacionais Fundamentos do AMP-OP Temos como
amp-op bsico:
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- Amplificadores Operacionais Fundamentos do AMP-OP Amp-Op
Bsico
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- Amplificadores Operacionais Fundamentos do AMP-OP Amp-Op
Bsico
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- Amplificadores Operacionais Fundamentos do AMP-OP Amp-Op Bsico
Usando superposio pode-se resolver para a tenso V1 em termos das
componentes devidas a cada um das fontes. Para a fonte V1 somente
(- A v V i fixado em zero). Para A v V i apenas (V i em zero) A
tenso total V i :
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- Amplificadores Operacionais Fundamentos do AMP-OP Amp-Op Bsico
A qual pode ser resolvida para Vi como: Se A v 1 e A v R 1 R f como
sempre acontece ento: Resolvendo para Vo/Vi obtemos: De modo
que:
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- Amplificadores Operacionais Fundamentos do AMP-OP Ganho Unitrio
Se R f = R i o ganho : O circuito fornece um ganho de tenso unitrio
com inverso de fase de 180 Se R f exatamente igual a R i o ganho da
tenso exatamente igual a 1.
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- Amplificadores Operacionais Fundamentos do AMP-OP Ganho de
Amplitude Constante Se R f algum mltiplo de R i o ganho uma
constante, por exe. Se R f = 10R i, ento: O circuito fornece um
ganho de 10, com inverso de fase de 180
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- Amplificadores Operacionais Fundamentos do AMP-OP Terra Virtual
A tenso de sada limitada pela fonte de tenso em tipicamente alguns
volts. Os ganhos de tenso so altos por ex. V o =-10 e A v = 20000 O
fato de que Vi 0 leva a um conceito de que na entrada do
amplificador existe um curto circuito ou terra virtual A figura a
seguir descreve o conceito de terra virtual onde A v tem que ter um
valor muito grande
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- Amplificadores Operacionais Fundamentos do AMP-OP Terra Virtual
Usando o conceito de terra virtual podemos ter: A qual pode ser
resolvida para V o / V 1 :
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- Amplificadores Operacionais Circuitos Amp-op prticos
Amplificador Inversor o amplificador mais usado A sada obtida pela
multiplicao da entrada por um ganho fixo ou constante fixado pelo R
1 e por R f. A sada invertida em relao a entrada
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- Amplificadores Operacionais Circuitos Amp-op prticos
Amplificador Inversor o amplificador mais usado A sada obtida pela
multiplicao da entrada por um ganho fixo ou constante fixado pelo R
1 e por R f. A sada invertida em relao a entrada
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- Amplificadores Operacionais Circuitos Amp-op prticos
Amplificador No Inversor Note que a tenso atravs de R 1 V 1 uma vez
que V i 0 O mesmo vale para a tenso de sada que pode ser
relacionada a V1 atravs do divisor de tenso entre R 1 e R f O que
resulta em:
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- Amplificadores Operacionais Circuitos Amp-op prticos
Amplificador No Inversor Para determinar o ganho de tenso do
circuito podemos utilizar (b) (b) (a)
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- Amplificadores Operacionais Circuitos Amp-op prticos Seguidor
Unitrio O ganho exatamente 1 sem inverso de polaridade claro que V
o = V 1
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- Amplificadores Operacionais Circuitos Amp-op prticos
Amplificador Somador O amplificador mais usado Cada entrada
adiciona uma tenso sada acompanhada de seu correspondente fator de
ganho
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- Amplificadores Operacionais Circuitos Amp-op prticos
Amplificador Integrador Substituindo R f por C temos um integrador
Seu circuito equivalente com terra virtual (b) mostra que uma
expresso para a tenso entre entrada e sada pode ser deduzida em
funo d acorrente I que flui da entrada sada.
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- Amplificadores Operacionais Circuitos Amp-op prticos
Amplificador Integrador A impedncia capacitiva pode ser expressa
como: Onde s = j a notao de Laplace e resolvendo para V o / V i
Esta expresso podemos reescrever no domnio do tempo como:
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- Amplificadores Operacionais Circuitos Amp-op prticos
Amplificador Integrador A capacidade de integrar um dado sinal da
ao computador analgico a possibilidade de poder resolver equaes
diferenciais e, por tanto, resolver eletricamente operaes de
sistemas fsicos anlogos A operao de integrao semelhante ao de somar
Mais de uma entrada pode ser aplicar ao integrador, com a operao
resultante dada por:
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- Amplificadores Operacionais Circuitos Amp-op prticos
Amplificador Integrador Um exemplo empregado no computador analgico
dado
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- Amplificadores Operacionais Circuitos Amp-op prticos
Amplificador Diferenciador Proporciona uma operao til obtendo-se as
relaes a seguir onde RC o fator de escala
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- Amplificadores Operacionais Especificaes do Amp-op PARAMETROS
DE DESEQUILIBRIO DE CD TENSOES DE DESEQUIOLIBRIO DE ENTRADA V IO A
folha de especificaes fornece o valor de V IO para o Amp-op
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- Amplificadores Operacionais Especificaes do Amp-op PARAMETROS
DE DESEQUILIBRIO DE CD TENSOES DE DESEQUIOLIBRIO DE SAIDA DEVIDA
CORRENTE DE DESEQUILIBRIO DE ENTRADA, I IO
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- Amplificadores Operacionais Especificaes do Amp-op PARAMETROS
DE DESEQUILIBRIO DE CD TENSOES DE DESEQUIOLIBRIO DE SAIDA DEVIDA
CORRENTE DE DESEQUILIBRIO DE ENTRADA, I IO Para uma tenso de
desequilbrio de sada total de Rc = R1 Resultando em:
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- Amplificadores Operacionais Especificaes do Amp-op PARAMETROS
DE DESEQUILIBRIO DE CD CORRENTE DE POLARIZAO DE ENTRADA, I B
Corrente de polarizao media : Para
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- Amplificadores Operacionais Especificaes do Amp-op PARAMETROS
DE FREQUENCIA GANHO- LARGURA DE BANDA temos: B1 = Ganho Unitrio AVD
= ganho diferencial de tenso 0,707 AVD = 3dB
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- Amplificadores Operacionais Especificaes do Amp-op PARAMETROS
DE FREQUENCIA TAXA DE SUBIDA, SR Taxa de subida = Mxima taxa na
qual a sada do amplificador pode variar em volts por micro segundo
(V/s)
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- Amplificadores Operacionais Especificaes do Amp-op PARAMETROS
DE FREQUENCIA MAXIMA FREQUENCIA DO SINAL Depende dos parmetros da
largura de banda (B) como da taxa de subida (SR) Para um sinal
sinusoidal A mxima taxa de variao : Para evitar distoro na sada a
taxa de variao deve ser menor do que a taxa de subida. Tal
que: