309_CircuitosLinearesAmpOp

9/8/2010

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CIRCUITOS LINEARES COM AMP OP

IFBA

CIRCUITOS LINEARES COM AMP OP

CELET – Coordenação do Curso Técnico em Eletrônica

Professor: Edvaldo Moraes Ruas EEProfessor: Edvaldo Moraes Ruas, EE

Vitória da Conquista - 2009

AMPLIFICADOR DE TENSÃONÃO-INVERSOR

• Amplificador CA

– Ganho de tensão de malha fechada;;

ACL = R1 + 1R2

– Largura de Banda;

f2(CL) = funity

ACL

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• Amplificador CA– Para apenas sinal CA;

C it d d i– Capacitor de desvio;– Minimiza a tensão de compensação;– Por quê? Quando a frequência for “0” –

aberto – aumenta B;B = __ R2 __

R1 + R2

B = ___∞___ = 1 Voo(CL) = Voo(OL)R + ∞ 1 + AR + ∞ 1 + A

– Capacitores de acoplamento – filtro CC;


• Amplificador ca– Frequências críticas.

f = __1__2πRC

– Capacitor de entrada;R = RG + R3 e C = Cin

– Capacitor de saída;R = RL e C = Cout

– Capacitor de desvio.R = R2 e C = CBY

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• Operações com Alimentação Simples

– VEE está aterrada;

– Máxima oscilação de saída;

– Polarização de entrada na metade da alimentação;

– Divisor de Tensão;

– Saída máxima de pico a pico não ceifada é de aproximadamente 12 a 13 V.

AMPLIFICADORES DE TENSÃONÃO-INVERSOR

• Amplificador de Áudio

– Possibilita um ganho de tensão adicional;

– C2 – para obter o ganhomáximo;

– R5 e C4 – filtro entre estágios;

– Abrange frequências de 20 Hz a 20 kHz;

– Ganho de tensão grande.

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• Ganho de Tensão com JFET Chaveado

T ã d t l i l V JFET b t– Tensão de controle igual a VGS(off) – JFET aberto;ACL = R1 + 1

R2

– Tensão de controle igual a “0” – JFET fechado,R3 em paralelo com R2 ;

ACL = __R1__ + 1R2 || R3

– R3 muito maior do que rds(on);

– Várias chaves JFET para proporcionar uma seleção de ganhos.

AMPLIFICADOR DE TENSÃOINVERSOR

É uma combinação de fonte de tensão e um conversor corrente-tensão

• Análise Simplificadap

– Terra virtual – toda tensão aparece sobre RS;

iin = vin

RS

vout = iin RF vout = vin RF

RRS

vout = RF

vin RS

ACL = RF

RS

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• Análise Simplificada

– Processo para análise de um circuito qualquer na forma da figura.1. Imagine um terra virtual na entrada inversora;2. Imagine toda a tensão de entrada sobre RS;3. Use a lei de Ohm para determinar a corrente;4. Imagine toda a corrente de entrada passando através do resistor de

realimentação;5. Perceba que a tensão de saída está sobre RF;6. Use a lei de Ohm para calcular a tensão de saída em cima de RF;


• Impedância de entrada

– Devido ao terra virtual, a extremidade direita de RS aparece aterrada, portanto,zin(CL) = RS

– Sua popularidade se deve a:Poder determinar a• impedância de entrada;• o ganho de tensão;• e a largura de banda.

• Impedância de saída (redesenhando)

– Valor da fração de realimentação:B = __RS __ zout(CL) = _zout__

RF + RS 1 + AB

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• Produto Ganho-Largura de Banda de Malha Fechada

– A largura de Banda de malha fechada é dada por:f2(CL) = (1 + AB)f2

– Para AB >> 1:f2(CL) = ABf2

– Como Af2(CL) = funity , a equação pode ser reescrita como:f2(CL) = Bfunity

– O produto ganho-largura de bandaACLf2(CL) = ACLBfunity B = RSCL 2(CL) CL unity __ S __

RF + RS

– Como ACL = RF / RS , então:ACL f2(CL) = __RF __ funity ACL f2(CL) = __ ACL __ funity

RF + RS ACL + 1

– Para ACL >> 1 o produto ganho-largura de banda é uma constante:ACL f2(CL) = funity


• Compensação Ocasionada pela Corrente de Polarização de Entrada

– Para o circuito “a”:v = I (R || R )v2 = IB2 (RS || RF)

– O resistor cancela a maior parte da corrente de compensação indesejada, e não tem efeito no ganho de tensão, visto que, não há tensão ca sobre ele:

v1 - v2 = IB1 (RS || RF) - IB2 (RS || RF)v1 - v2 = Iin(off) (RS || RF)

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CIRCUITOS INVERSORES COM AMP OP

• Inversor Chaveável– Amp Op que pode funcionar como inversor e não-inversor

– Chave na posição inferior:• Entrada não inversora está aterrada e o ganho igual a 1;g g

– Chave na posição superior:• Entrada inversora está na faixa de microvolts da entrada não-inversora, há

uma corrente de aproximadamente zero através da resistência em série;• Resistor série pode ser desconectado; • O circuito funciona como um seguidor de tensão;• Ganho igual a 1.


• Inversor Chaveável Controlado por JFET

– Este circuito é o circuito anterior modificado, sendo que seu funcionamento é i ligual.

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2o Parte CIRCUITOS INVERSORES COM AMP OP

• Largura de Banda Ajustável

– Alterar a largura de banda de malha fechada;S lt h d t ã d lh f h d– Sem alterar o ganho de tensão de malha fechada.

B = __ RS || R __ f2(CL) = Bfunity

RS || R + RF

vout = __RF_ __R__ vin vout = RF vin

RS || R RS + R RS


• Operação com Fonte de Alimentação Simples

– Pode ser usado apenas com sinal ca;

– VEE é aterrada;

– Capacitor de acoplamento;

– Seguidor de tensão.

– Frequência crítica

fin = ___1___ 2πRSCi2πRSCin

– Capacitor de desvio reduz a ondulação da fonte VCC;– Para ser eficiente, a frequência de corte deve ser menor do que a frequência de

ondulação;

fin = ___1___ πRCBY

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• Ganho Inversor Ajustável

– Resistor ajustável = 0;G h R / RGanho = RF / RS

vout = RF vin

RS

– Resistor ajustável = RF;Ganho = 0 a RF / RS


• Inversor /Não-Inversor Ajustável

– Resistor ajustável = 0;G h R / RGanho = RF / RS

vout = RF vin

RS

– Resistor ajustável = RF;Ganho = 0 a RF / RS

B = __nR / (n-1)___ = 1nR / (n-1) + nR n

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AMPLIFICADOR SOMADOR

i1 = v1 i2 = v2

R1 R2

i = i1 + i2i i1 + i2

vout = (i1 + i2) R3 vout = R3 v1 + R3 v2

R1 R2

vout = v1 + v2

– Misturador de sinal

REFORÇADORES DE CORRENTE PARA AMPLIFICADORES DE TENSÃO

• Transistor bipolar como reforçador de corrente para amp op

– A desvantagem é sua corrente de cargaidi i lser unidirecional;

• Reforçador de corrente classe B para um amp op

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FONTES DE CORRENTE CONTROLADASPOR TENSÃO

• Carga Flutuante– Carga pode ser: um resistor, um relé, ou um motor.iout = _vin_

RR– RL não aparece na equação, portanto, a corrente independe de RL.

• Carga Aterradaiout = _VCC - vin_

R– Limite de correnteLimite de corrente

Iout /βCC < Iout(máx)

– Limite de tensão devidoa saturação do transistor

Iout RL < VCC - vin

FONTES DE CORRENTE CONTROLADASPOR TENSÃO

No circuito anterior a corrente de carga diminui com vin

• Conversor Tensão-Corrente Aterrado– Corrente e tensão no 1o transistorie = _vin_ VC = VCC - vin

R– tensão e corrente e no 2o transistorVCC – (VCC – vin) = vin

iout = _vin_R

• Como antes tem que satisfazer• Como antes tem que satisfazer– Limite de corrente

Iout /βCC < Iout(máx)

– Limite de tensão devidoa saturação do transistor

Iout RL < VCC - vin

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AMPLIFICADORES DIFERENCIAL E DE INSTRUMENTAÇÃO

• Amplificador Diferencial

– Quando v2 = 0, circuito funciona comoIamp. Inversor

vout(1) = _R1_ v1

R2

– Quando v1 = 0, circuito funciona comoamp. não-inversor

ACL = R1 + 1 = R1 + R2

R2 R2

– Tensão na entrada não-inversoradevido o divisor de tensão

v’2 = R1 __ v2

R1 + R2

– Tensão na saída devido a entrada não-inversora

vout(2) = ACL v’2 = R1 v2

R2

AMPLIFICADORES DIFERENCIAL E DE INSTRUMENTAÇÃO

• Amplificador Diferencial

– Quando v1 ≠ 0 e v2 ≠ 0 vout = vout(1) - vout(2) vout = R1 (v1 – v2) = R1 vin

R RR2 R2

– O resistor ajustável permite anular ou zerar ossinais de saída em modo comum

– Resistor de precisão

• Amplificador Instrumentação– Amplificador diferencial otimizado;– Impedância de entrada alta;Impedância de entrada alta;– Razão de rejeição em modo comum

(CMRR) alta;

• Utilizado quando:– Tensão diferencial pequena;– Tensão em modo comum grande.

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