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Amplificadores OperacionaisAula 3
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Aula Matéria Cap./página1ª 16/02 Introdução, Revisão de circuitos com Amp. Op. O 1º Amp Op Comercial. Encapsulamento do Amp Op, O Amp Op ideal,Análise de circuitos com Amp Ops ideais. Exemplo 2.2 Listas de Circ. Elét.Cap. 2 - p. 38-46Apêndice B, p.810-142ª 19/02 Somador, Configuração não inversora, seguidor, amplificador de diferenças. Exercício 2.15 Sedra, Cap. 2p. 46-533ª 23/02 Amplificador de instrumentação, Funcionamento dos Amp Ops Não-Ideais. Exemplo 2.3 e 2.4 Sedra, Cap. 2p. 53-594ª 26/02 Operação dos Amp Ops em grande excursão de sinal, imperfeições cc, circuitos integrador e diferenciador. Exemplo 2.6. Sedra, Cap. 2p. 59-735ª 01/03 Diodo ideal, características do diodo real, equação de corrente do diodo, exercícios. Sedra, Cap. 3 p. 89-96 6ª 04/03 Análise gráfica (reta de carga), modelos simplificados de diodos, exercícios Sedra, Cap. 3 p. 96-99 7ª 08/03 Modelo para pequenos sinais, modelos de circuitos equivalentes para pequenas variações (próximas do ponto quiescente), exercícios (exemplos 3.6 e 3.7) Sedra, Cap. 3 p. 100-103 8ª 11/03 Operação na região de ruptura reversa, diodo zener, Projeto de um regulador Zener, exercícios (exemplo 3.8) Sedra, Cap. 3 p. 104-106 9ª 15/03 Diagrama de blocos de uma fonte de alimentação c.c., circuito retificador de meia onda, circuito retificador de onda completa com enrolamento secundário com tomada central, exercícios: 3.22. Sedra, Cap. 3 p. 106-109 10ª 18/03 Aula de ExercíciosSemana Santa (21/03 a 25/03/2016)1a. Semana de provas (28/03 a 01/04/2016)Data: xx/xx/2016 (xxxx feira) – Horário: xx:xxh
Eletrônica I – PSI3321Programação para a Primeira Prova
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3ª Aula: Amplificadores OperacionaisCircuitos empregando Amp Ops reais
Ao final desta aula você deverá estar apto a:
- Determinar as impedâncias (resistências) de entrada e de saída de ciruitos empregando AOs
- Entender os ganhos de modo diferencial e modo comum de um circuito
- Explicar as vantagens do Amplificador de Diferenças (e seus problemas)
- Explicar o principio de funcionamento do Amplificador de Instrumentação e suas vantagens
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Um Amplificador de Diferenças Simples
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Um Amplificador de Diferenças Simples
2 4 2
1 4 3 1
1 R R RR R R R
+ = +
4 2
4 3 21
1
1
R RR R RR
R
=+
+
4 2
3 1
R RR R
=
22
1
1ORR +
= +
v v
21 1
1O I
RR
= −
v vsuperposição!!!
2 4 22 1 2 1
1 4 3 1
1O IO O IR R Rv v v vR R R R
= + = + + − +
v
Para fazer uma diferença com ponderação 1:
Podemos simplesmente fazer:
4 2
4 3 2 1
R RR R R R
=+ +
2 42
1 4 3
1 IR R vR R R
= + +
ideal
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Um Amplificador de Diferenças Simples
4 2
3 1
R ReR R
=
2 4 22 1
1 4 3 1
1O I IR R Rv vR R R R
= + + − +
v
2 22 1
1 1IO I
R Rv vR R
= − v
2
1IO d
Rv vR
=
4 2
3 1
R RR R
= fazemos 3 1
4 2
R RR R
==
ideal
2
1
c
I
Od
d
v RAv R
= =
Na prática para que
22 1
1
( )I IORv v vR
= −
3
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idvov
2 1idv v v v v+ −= − = −
2 1( )O d id dv A v A v v= = −
2v
1v
2 1 2 1( )Ov Av Av A v v= − = −
A
Se A não for o mesmo para as duas entradas:
2 2 1 1Ov A v Av= −
2 1 2 12 2 1 1 2 1 2 12 2
( )( ) ( )A A v vA v Av v v A A+ +− == − + −
Ad Acmvid vicm
O d id cm icmv A v A v= +
Amplificadores OperacionaisA Expressão completa do Ganho em Aberto do Amplificador Operacional
Se Acm = 0 : 2 1( )O d idv AA v v v= = −
identidade
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2 1Id I Iv v v= − 2 1
2I I
Icmv vv +=
Idvov
2Iv
1Iv A c cO d Id cm Icmv A v A v= +
20. . log ddo A Ooudo Circu o
ci
c
t cm
ACMRR
A=
CIRCUITO
Circuitos com Amplificadores OperacionaisA Expressão completa do Ganho em Aberto do CIRCUITO
identidade
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Um Amplificador de Diferenças SimplesAnálise do Ganho de Modo Comum do Circuito
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4 3 1
1Icm Icm
Ri v vR R R
= − +
42 2
4 3o Icm
Rv v i RR R
= −+
34 2
4 3 1 3 4o Icm Icm
RR Rv v vR R R R R
= −+ +
34 2
4 3 1 4
1o IcmRR Rv v
R R R R
= − +
Um único sinal de modo comum aplicado à entrada (v1=v2≠0) c
O d id cm Icmv A v A v= +c.c. virtual!
como i2 = i1:
ideal
3
4 3 1
1Icm
RvR R R
=+
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34 2
4 3 1 4
1o IcmRR Rv v
R R R R
= − +
34 2
4 3 1 4
1ocm
Icm
c v RR RAv R R R R
≡ = − +
se temos4 2
3 1
R RR R
= 0cmcA =
Um Amplificador de Diferenças SimplesAnálise do Ganho de Modo Comum do Circuito
se temos4 2
3 1
R RR R
≠ 0cmcA ≠
Um único sinal de modo comum aplicado à entrada (v1=v2≠0)
c.c. virtual!
Ad ideal
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34 2
4 3 1 4
1ocm
Icm
c v RR RAv R R R R
≡ = − +
4 2
3 1
R RR R
=
Um Amplificador de Diferenças SimplesAnálise do Ganho de Modo Comum do Circuito
Exemplo (sinais CC ):
escolhemos 4 2
1 3
100 51 5
k %k %
R RR R
= = Ω ±= = Ω ±
Supondo pior caso: 4 2
1 3
105 951050 950
k kR e RR e R
= Ω = Ω= Ω = Ω
34 2
4 3 1 4
81 0 1,ccm
RR RAR R R R
= − = +
1 5Id Icmv mV e v V= =
O d Id cm Icmv A v A v= +
100 1 0 18 5,Ov mV V= × + ×
21 3 2 4
1
Od
Id
c v RA se R R e R Rv R
= = = =
2
1
100dc RA
R≈ =
100 0 9, !!!mV V= +
ideal
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4 23 1 4 2
3 1
R R R R e R RR R
= → = =
1 10Id i iv R i R i= + +
12idR R=
Um Amplificador de Diferenças SimplesAnálise da Resistência Diferencial de Entrada do Circuito
Idid
i
vRi
=
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Quadripolos
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Representação por Parâmetros Híbridos Invertidos (Parâmetros G)
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0OR =
Um Amplificador de Diferenças SimplesAnálise da Resistência de Saída do Circuito
0" "
OO
O v vi Id
VRI = =
=• Curto a entrada• Injeto uma corrente na saída• Determino a tensão de saída
resultante
+–
d idA vidv0→
1 0i ≈
3 0i ≈
2 0i ≈
Oi2 0i ≈
Oi0vId =
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Um Amplificador de Diferenças Simples
34 2
4 3 1 4
1ocm
Icm
c v RR RAv R R R R
≡ = − +
8
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Um Amplificador de Diferenças SimplesCaracterísticas Gerais
• Resolveremos estes problemas a seguir, através do Amplificador de Instrumentação
24 2 3 1
1O Id
Rv v se R R e R RR
= = =
• O Amplificador de Diferenças simples possui duas deficiências:
• Baixa impedância de entrada para altos ganhos (Rid = 2R1)
• Não é fácil variar o ganho diferencial, pois precisamos variar as resistências aos pares (p.ex. R2 e R4)
• Difícil manter CMRR baixo
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Um Circuito Melhor: O Amplificador de Instrumentação
elevada impedância de entrada
amplificador de diferenças
amp. não inversor
amp. não inversor
1º estágio: impedância e ganho!!!
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Um Circuito Melhor: O Amplificador de Instrumentação
4
3
,O Id
Rv vR
=
4 2 22 1
3 1 1
1 1O I IR R Rv v vR R R
= + − +
4 2
3 1
1O IdR Rv vR R
= +
Ad
Resolvemos alguns problemas, criamos outros...• vIcm é amplificado no 1º estágio• amplificadores do 1º estágio tem que ser perfeitamente casados• ganho ainda é difícil de variar
,Idv
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Um Circuito Melhor: O Amplificador de InstrumentaçãoUma mudança sutil e de amplas implicações
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Um Circuito Melhor: O Amplificador de InstrumentaçãoUma mudança sutil e de amplas implicações
curto-circuito virtual
curto-circuito virtual
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Um Circuito Melhor: O Amplificador de InstrumentaçãoUma mudança sutil e de amplas implicações
Observe que:• Não depende do casamento dos resistores R2
• vIcms resultam em corrente nula através de 2R1 :− vIcm passa ao 2º estágio sem amplificar, vId passa amplificando
• Ganho pode ser variado apenas modificando o resistor 2R2
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O Amp Op não idealOperações com Grandes Sinais: A saturação
+15V
–15V
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Amplificadores Operacionais(μA 709)
idvov
3
+
–1
2
+V1
–V2
+V
−V
Não é possível exibir esta imagem no momento.
1 2( )2
V Vref + − −=
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Amplificadores Operacionais(μA 709)
3
+
–1
2
+V1
–V2
1 2( )2
V Vref + − −=
+V1
–V2
1 2se V V=
1 2( ) 02
V Vref + − −→ = =
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