amplificadores, Notas de estudo de Eletrônica

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ELECTRÓNICA GERAL ELECTRÓNICA GERAL AMPLIFICADORES OPERACIONAIS

AMPLIFICADORES AMPLIFICADORES

OPERACIONAIS OPERACIONAIS

ELECTRÓNICA GERAL ELECTRÓNICA GERAL AMPLIFICADORES OPERACIONAIS

2.1. Circuitos básicos com Amplificadores Operacionais Montagem não inversora, Seguidor; Inversor; Somadores e circuitos diferença; Integradores; Diferenciador; Comparadores; Rectificadores de precisão; Detector de Pico. 2.2. Amplificador Operacional Real Características não ideais de funcionamento: ganho e largura de banda; Resposta em frequência; corrente e tensão de desvio (“offset”); Taxa de deslizamento (“slew rate”); impedâncias de entrada e de saída; excursão de sinal; Modelo de um Amplificador Operacional não ideal.

CONTEÚDO

Amplificador Operacional IdealAmplificador Operacional Ideal ELECTRÓNICA GERAL^ ELECTRÓNICA GERAL^ AMPLIFICADORES^ OPERACIONAIS

vId v 2  v 1 vICm  21  v 1 v 2 

sinal de entrada termos das componentesRepresentação das fontes de v 1 e v 2 em diferencial e de modo comum sinal de entrada termos das componentes^ Representação das fontes de v 1 e v 2 em Circuito Equivalente doCircuito Equivalente do ampop ideal ampop ideal diferencial e de modo comum

v 1 vICm  vId / 2

Entrada diferencial v^2 vICm^ vId /^2

Entrada de modo comum

ELECTRÓNICA GERAL ELECTRÓNICA GERAL AMPLIFICADORES OPERACIONAIS

v 3  v d v 3  Gm R  v 2  v 1 

Expressar v de v 2 para o caso de G 3 em termos de vm=10mA/ 1 e V, R=10k Determinar o valor do ganho em cadeia aberta. e =100,

Modelo interno de um Amplificador Operacional Ideal

v d ^ ^ Gmv 2  Gmv 1 ^ R A  Gm R

AA  100 20 lg x 1010 mA 4 dB/Vx 8010000 dB A/V  104

Circuitos Básicos com Amplificadores Operacionais ELECTRÓNICA GERAL^ ELECTRÓNICA GERAL^ AMPLIFICADORES^ OPERACIONAIS Funcionamento Linear

Amplificador realimentado Componentes ligados da saída para

a entrada Realimentação negativa negativa

Amplificador realimentado Componentes ligados da saída para

a entrada Realimentação negativa negativa

Montagem não inversora ELECTRÓNICA GERAL^ ELECTRÓNICA GERAL^ AMPLIFICADORES^ OPERACIONAIS

Montagem não inversora

v (^) O R  2 vI  R vI 1  0

Ganho em cadeia fechada

Características da montagem não inversora:^2

v O R  vI R vI R v O 2  R vI 1  R v I 2  vO  vI    R R 12  R R 22    vI    1  RR 12   

GANHO: 

Af   ^ ^1 ^ RR 12 ^ 

Resistência de entrada: Rif  Resistência de saída: Rif  0

ELECTRÓNICA GERAL ELECTRÓNICA GERAL AMPLIFICADORES OPERACIONAIS

vX

Características da montagem não inversora:

vv x^ x^ vvIIvvDD v^ v I^ I^ v A^ vOAO

A^ A f f  v v^ v v^ O I^ O I ^  11 ^ A^ AAA 

A ^ ^ ^ RAR^11 Rf^ ^ R^ ^1 R^1 R^22 v^ v^ I^ I^ ^ v^ A^ v^ O^ A^ OvvOO^ ^ ^ ^ v^ vOO^ ^ ^11 ^ A^ A^ A^ A^ ^ vvII

101023 9,099, (^10) ∞^4 9,99 10

GANHO A finito:

Influência do ganho do ampop A sobre o ganho da montagem Af:

11  R^ R^ RR 12 12  1010

vD vD=VO/A R 1 1 R 2

vv x^ x^ vvIIvvDD v^ v I^ I^ v A^ v^ O A^ O ^  v^ vOOR 1 R^ R^11 R 2 2

vv x^ x^ ^  v^ vOORR 1 R^ R^11 R R 2

ELECTRÓNICA GERAL ELECTRÓNICA GERAL AMPLIFICADORES OPERACIONAIS

Seguidor de tensãoSeguidor de tensão

Rg^ Rg

vg^ + - v R O l Rl R l R g v g vg + - +- Rl vO=vg

vo<vg

isolador

Montagem inversora ELECTRÓNICA GERAL^ ELECTRÓNICA GERAL^ AMPLIFICADORES^ OPERACIONAIS

Montagem inversora GANHO: Características da montagem inversora:

A f ^ v v^ O I   ^ ^ ^ R R 12  ^ 

Resistência de entrada: Rif R 1

Resistência de saída:

R 0  0

Esquema equivalente da montagem não inversora:

v I RI + - Af vI v o

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vX

Características da montagem inversora:

vv (^) x^ x  v^ v D D^ v^ v AOAO

^  ^ RR 11 R ^ R ^11 R R 22 A^ A^ f^ f^ ^ v v^ v v^ O I^ O I ^ ^1 ^1 ^ ^ ^  11 ^ A^ AAA  

 ^ ^  ^ ^ v^ v^ I^ I^ v^ A^ v^ OA^ O ^  ^ R^1 R^111  R^1 R^122  ^ ^  ^ ^ v^ v O^ O^ vA^ vOAO  ^  ^ 

GANHO A finito:

Influência do ganho do ampop A sobre o ganho da montagem Af: vD=VO/A (^) vD

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Exemplo 1Exemplo 1 Inversor - ExemploDeterminar uma expressão para o ganho

A inversor com ganho A resistência de entrada de 1Mf. Use este circuito para dimensionar umf=100 e uma . As resistências devem ser menores ou iguais que 1M  1 v 1 ^ v AO^ v O ^0 i 1 vi^ R^  1 v^1 ^ vi R^  10  R^ vi 1 i 2  i 1 R^ vi 1 2 2 3 e 4 v (^) x v 1  R i2 2  0  2 R (^2) R^ v 1 i^  RR 1 vi i 3 ^0 R^  3 v x^  0 R^ RR 3 1 vi R RR 1 23 vi

i 4 i 2  i 3  R^ v^ i 1 R^ R 1 R^23 v i v o v (^) x  R i 4 4  R R^21 vi   ^ R^ v 1 i R R 1 R 23 vi R 4

5 6

7 8

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Inversor - Exemplo Exemplo 1Exemplo 1 1 v 1  v AO v O  0 i 1 vi R^  1 v 1 ^ vi R^  10  R^ v 1 i

i 2  i 1 R^ v 1 i

2 3 e 4 v x v 1  R 2 i 2  0  R (^2) R^ v^ i 1 ^ R R 12 v i i 3 ^0 R^  3 v^ x^ ^0  R^ R^ R 312 v^ i R^ R 1 R^23 v i i 4 i 2  i 3  R^ v^ i 1 R^ R 1 R^23 v i v (^) o vx R 4 i 4  R^ R 12 v i  ^ ^ R^ v^ i 1 R^ R 1 R^23 vi ^ R 4

5 6 7 12 14 21 34 8 (^21 142 )

A vv^ o^ i RR^ RR^ R RR R A RR^ RR^ RR

       ^   ^ R R^13   10, 2^ R 2 kR^ ^4 ^1 M^ ^  A 100

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Circuitos diferença

CMRR^ CMRR  2020 loglog A^ A A^ A cm^ dcm^ d

A Adcm = ganho diferencial = ganho de modo comum – idealmente deverá ser nulo CMRR = razão de rejeição de modo comum

vo AdvId  Acmv Icm

Representação dos sinais de entrada através das suas componentes diferencial e de modo comum

Aplicação do Teorema de Sobreposição para resolver o amplificador diferença ELECTRÓNICA GERAL^ ELECTRÓNICA GERAL^ AMPLIFICADORES^ OPERACIONAIS

Aplicação do Teorema de Sobreposição para resolver o amplificador diferença

vI2=0 vI1=

vo 1  R R 12 vI 1 vo 2 R 3 R ^4 R 4  ^ ^1 ^ R R 12  ^ vI 2