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.
Slide 3
Amplificadores Operacionais Amplificador operacional de duas
entradas e uma sada Entrada com terminao nica
Slide 4
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
Slide 5
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
Slide 6
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
Slide 7
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
Slide 8
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
Slide 9
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
Slide 10
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
Slide 11
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
Slide 12
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
Slide 13
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
Slide 14
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
Slide 15
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
Slide 16
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
Slide 17
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:
Slide 18
Amplificadores Operacionais Operao Diferencial e modo comum
Exe. Calcule o RRMC para o circuito das medidas mostrados
Slide 19
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:
Slide 20
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)
Slide 21
Amplificadores Operacionais Fundamentos do AMP-OP Temos como
amp-op bsico:
Slide 22
Amplificadores Operacionais Fundamentos do AMP-OP Amp-Op
Bsico
Slide 23
Amplificadores Operacionais Fundamentos do AMP-OP Amp-Op
Bsico
Slide 24
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 :
Slide 25
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:
Slide 26
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.
Slide 27
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
Slide 28
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
Slide 29
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 :
Slide 30
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
Slide 31
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
Slide 32
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:
Slide 33
Amplificadores Operacionais Circuitos Amp-op prticos
Amplificador No Inversor Para determinar o ganho de tenso do
circuito podemos utilizar (b) (b) (a)
Slide 34
Amplificadores Operacionais Circuitos Amp-op prticos Seguidor
Unitrio O ganho exatamente 1 sem inverso de polaridade claro que V
o = V 1
Slide 35
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
Slide 36
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.
Slide 37
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:
Slide 38
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:
Slide 39
Amplificadores Operacionais Circuitos Amp-op prticos
Amplificador Integrador Um exemplo empregado no computador analgico
dado
Slide 40
Amplificadores Operacionais Circuitos Amp-op prticos
Amplificador Diferenciador Proporciona uma operao til obtendo-se as
relaes a seguir onde RC o fator de escala
Slide 41
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
Slide 42
Amplificadores Operacionais Especificaes do Amp-op PARAMETROS
DE DESEQUILIBRIO DE CD TENSOES DE DESEQUIOLIBRIO DE SAIDA DEVIDA
CORRENTE DE DESEQUILIBRIO DE ENTRADA, I IO
Slide 43
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:
Slide 44
Amplificadores Operacionais Especificaes do Amp-op PARAMETROS
DE DESEQUILIBRIO DE CD CORRENTE DE POLARIZAO DE ENTRADA, I B
Corrente de polarizao media : Para
Slide 45
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
Slide 46
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)
Slide 47
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: