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Documento que apresenta as especificações do amplificador operacional (amp-op) comummente utilizado, o 741, incluindo suas características elétricas e de operações diferencial e modo-comum. O documento também inclui exercícios e simulações relacionados.
Tipologia: Slides
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Integrantes: Daniel Muniz, Daniel Oliveira, Jo˜ao Eudes, Jorge Lincon e Jo˜ao Marcelo
Universidade Federal do Maranh˜ao – UFMA
16 de setembro de 2020
(^1) Especifica¸c˜oes do Amp-Op
(^2) Opera¸c˜ao Diferencial e Modo-Comum
3 Exerc´ıcio e Simula¸c˜ao
(^4) Bibliografia
O amp-op comumente utilizado ´e o 741, descrito pelas informa¸c˜oes do datasheet abaixo. O amp - op esta O amp-op est´a dispon´ıvel em diversos tipos de encapsulamentos, sendo o encapsulamento DIP de 8 pinos e o encapsulamento plano de 10 pinos os mais comuns.
Figura: Esquema el´etrico do amp-op.
S˜ao infoma¸c˜oes sobre as m´aximas tens˜oes de alimenta¸c˜ao que podem ser utilizadas, qu˜ao grande pode ser a execu¸c˜ao do sinal de entrada e com que potˆencia m´axima o dispositivo ´e capaz de operar. A tabela abaixo resumo alguns desses valores para os exemplos.
Figura: Valores m´aximos absolutos.
Figura: Caracter´ısticas el´etricas para uma temperatura ambiente especificada, VCC + = 15V , VCC − = –15V.
Figura: Caracter´ısticas de opera¸c˜ao, VCC + = 15V , VCC − = –15V , TA = 25oC.
(^1) Especifica¸c˜oes do Amp-Op
(^2) Opera¸c˜ao Diferencial e Modo-Comum
3 Exerc´ıcio e Simula¸c˜ao
(^4) Bibliografia
A principal fun¸c˜ao desta configura¸c˜ao ´e amplificar a diferen¸ca (e somente a diferen¸ca) de dois sinais de entrada. Esta configura¸c˜ao ´e largamente utilizada em projetos de circuitos integrados anal´ogicos e digitais.
S˜ao entradas separadas que s˜ao aplicadas ao amp-op, o sinal de diferen¸ca resultante ´e a diferen¸ca entre as duas entradas.
Vd = Vi 1 − Vi 2 (1)
Quando ambos os sinais de entrada s˜ao iguais, o sinal comum `as duas entradas pode ser definido como a m´edia aritm´etica entre dois sinais.
Vc =
(Vi 1 + Vi 2 ) (2)
Se entradas de polaridades opostas aplicadas a um amp-op s˜ao sinais idealmente opostos, Vi 1 = –Vi 2 = VS , a tens˜ao de diferen¸ca resultante, tens˜ao comum resultante e tens˜ao comum resultante ficam da seguinte forma: Equa¸c˜ao (1): Vd = Vi 1 − Vi 2 = VS − (−VS ) = 2VS Equa¸c˜ao (2): Vc = 12 (Vi 1 + Vi 2 ) = 12 [VS + (−VS )] = 0 Equa¸c˜ao (3): V 0 = Ad Vd + Ac Vc = Ad (2VS ) + 0 = 2Ad VS Isso mostra que, quando as entradas s˜ao sinais idealmente opostos sa´ıda ´e o ganho diferencial vezes o dobro do sinal de entrada aplicado a umas das entradas.
Se entradas de mesma polaridade s˜ao aplicadas a um amp-op Vi 1 = Vi 2 = VS , ent˜ao as equa¸c˜oes ficam:
Equa¸c˜ao (1): Vd = Vi 1 − Vi 2 = VS − VS = 0 Equa¸c˜ao (2): Vc = 12 (Vi 1 + Vi 2 ) = 12 (VS + VS ) = VS Equa¸c˜ao (3): V 0 = Ad Vd + Ac Vc = Ad (0) + Ac Vc = Ac Vc Isso mostra que, quando as entradas s˜ao sinais ideais em fase a sa´ıda ´e o ganho de modo-comum vezes o sinal de entrada VS , o que mostra que ocorre apenas a opera¸c˜ao de modo-comum.
Para medir Ac : Fa¸ca Vi 1 = Vi 2 = VS = 1V Equa¸c˜ao (1): Vd = (Vi 1 – Vi 2 ) = (1V –1V ) = 0V Equa¸c˜ao (2): Vc = 12 (Vi 1 + Vi 2 ) = 12 [1V + 1] = 1V. Equa¸c˜ao (3): Vo = Ad Vd + Ac Vc = Ad (0V ) + Ac (1V ) = Ac , Resultando em uma tens˜ao de sa´ıda numericamente igual ao valor de Ac.
Definidos Ad e Ac atrav´es do procedimento anterior podemos calcular a raz˜ao de rejei¸c˜ao de modo-comum(CMRR) pela equa¸c˜ao:
Ad Ac
Expresso em termos logar´ıtmico:
CMRR(log ) = 20log 10 = Ad Ac
Calcule a CMRR para as medidas mostradas nos circuitos da figura abaixo:
Autor : Dispositivos Eletrˆonicos e Teoria de Circuitos - 11a^ Edi¸c˜ao (Boylestad)
Determine a tens˜ao de sa´ıda de um amp-op para as tens˜oes de entrada Vi 1 = 150μV , Vi 2 = 140μV. O amplificador tem um ganho diferencial Ad = 4000 e o valor de CMRR ´e: a) 100 b) 10^5
