Electrónica Geral. Autores: José Gerald e Pedro Vitor
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1 Electrónca Geral utres: Jsé Gerald e Pedr Vtr Mestrad Integrad em Engenhara Físca Tecnlógca Mestrad Integrad em Engenhara erespacal MEer: 4º an, º semestre MEFT: 3º an, º semestre 5/6 Capítul mplfcadres Operacnas Capítul Versã. mplfcadres Operacnas 3/8/5 Electrónca Geral º semestre 5/6 (MEFT, MEer) jabg@tecnc.ulsba.pt ptr@st.utl.pt
2 .. Termnas d amplfcadr peracnal. mplfcadr peracnal deal Esquema de 3 termnas: crescentand as fntes de almentaçã:.. Funções e característcas d amplfcadr peracnal deal Característcas: Impedânca de entrada nfnta Impedânca de saída nula Ganh de md cmum nul (u rejeçã de md cmum nfnta Ganh nfnt (= ) Largura de banda nfnta Capítul mplfcadres Operacnas 3/8/5 Electrónca Geral º semestre 5/6 (MEFT, MEer) jabg@tecnc.ulsba.pt ptr@st.utl.pt
3 .3. Crcut ntern d amplfcadr peracnal. mplfcadr peracnal deal Capítul mplfcadres Operacnas 3/8/5 Electrónca Geral º semestre 5/6 (MEFT, MEer) jabg@tecnc.ulsba.pt ptr@st.utl.pt 3
4 .3. Crcut ntern d amplfcadr peracnal. mplfcadr peracnal deal Vermelh: Fntes de crrente (plarzaçã) zul: Par dferencal de entrada x: ndar de ganh (par Darlngtn) Verde: Plarzaçã d andar de saída (mnmzaçã d crsser ) Turquesa: ndar de saída (arqutectura push-pull, classe B). Capítul mplfcadres Operacnas 3/8/5 Electrónca Geral º semestre 5/6 (MEFT, MEer) jabg@tecnc.ulsba.pt ptr@st.utl.pt 4
5 .3. Snas dferencal e md cmum. mplfcadr peracnal deal (cnt.) d cm cm cm d d Tensã dferencal Tensã de md cmum Tensã d termnal (-) Tensã d termnal (+) Capítul mplfcadres Operacnas 3/8/5 Electrónca Geral º semestre 5/6 (MEFT, MEer) jabg@tecnc.ulsba.pt ptr@st.utl.pt 5
6 3/8/5 Electrónca Geral º semestre 5/6 (MEFT, MEer) Capítul mplfcadres Operacnas 6. Cnfguraçã nersra.. Ganh da cnfguraçã nersra G.3. Efet d ganh fnt () G.. Esquema
7 3/8/5 Electrónca Geral º semestre 5/6 (MEFT, MEer) Capítul mplfcadres Operacnas 7. Cnfguraçã nersra (cnt.).4.. Exempl de aplcaçã Smadr pesad Smadr pesad: Smadr pesad cm cefcentes psts e negats: c c b c a b c a
8 .4.. Exempl de aplcaçã amplfcadr de crrente. Cnfguraçã nersra (cnt.) I I I 4I 8I 8I 4 3 V I; V I; V 4 I; V 8I 3 4 Crcut amplfcadr de crrente e amplfcadr de tensã cm ganh elead mas alres de resstencas bax. Capítul mplfcadres Operacnas 3/8/5 Electrónca Geral º semestre 5/6 (MEFT, MEer) jabg@tecnc.ulsba.pt ptr@st.utl.pt 8
9 3/8/5 Electrónca Geral º semestre 5/6 (MEFT, MEer) Capítul mplfcadres Operacnas 9 3. Cnfguraçã nã nersra 3.. Esquema 3.. Ganh da cnfguraçã nã nersra G 3.3. Efet d ganh fnt () G
10 3.4. Exempl de aplcaçã Segudr de tensã 3. Cnfguraçã nã nersra (cnt.) Segudr de tensã: Esquema equalente: Nã nersr cm = e = Crcut amplfcadr cm ganh untár desgnad segudr de tensã, uma ez que a saída segue a entrada Capítul mplfcadres Operacnas 3/8/5 Electrónca Geral º semestre 5/6 (MEFT, MEer) jabg@tecnc.ulsba.pt ptr@st.utl.pt
11 4. mplfcadr dferença 4.. Característcas prncpas d d cm cm Ganh dferencal ( d ) Ganh md cmum ( cm ) cm d cm Cmpnente dferencal Cmpnente de md cmum Taxa de rejeçã de md cmum (Cmmn Mde ejectn at) CM lg d cm CM Para amplfcadr dferença deal 4.. mplfcadr dferença smples plcand prncíp da sbrepsçã: mplfcadr nersr mplfcadr nã nersr d Cas Desantagens: O crcut nã é smétrc e d = + 3 Capítul mplfcadres Operacnas 3/8/5 Electrónca Geral º semestre 5/6 (MEFT, MEer) jabg@tecnc.ulsba.pt ptr@st.utl.pt
12 4.3. mplfcadr de nstrumentaçã 4. mplfcadr dferença (cnt.) Utlzad cm amplfcadr em muts nstruments (Ex. multímetr) 4 d 3 cm d Vantagens: O crcut de entrada é smétrc e d = Capítul mplfcadres Operacnas 3/8/5 Electrónca Geral º semestre 5/6 (MEFT, MEer) jabg@tecnc.ulsba.pt ptr@st.utl.pt
13 5.. Dependênca cm a frequênca d ganh em malha aberta 5. Efet d ganh e largura de banda fnts O ganh em malha aberta de um amplfcadr peracnal típc cmpensad nternamente tem: Uma frequênca de crte da rdem ds Hz Uma queda unfrme cm um decle de -db/década (u -6dB/taa) Uma característca n dmín da transfrmada de Laplace e de Furer: s j s b j b Cm: = Ganh DC b = Frequênca de crte a 3dB b j b b j j j (db) t b j s t t j s j t f f t t Capítul mplfcadres Operacnas 3/8/5 Electrónca Geral º semestre 5/6 (MEFT, MEer) jabg@tecnc.ulsba.pt ptr@st.utl.pt 3
14 5. Efet d ganh e largura de banda fnts (cnt.) 5.. Dependênca cm a frequênca d ganh em malha fechada mplfcadr nersr mplfcadr nã nersr s s s t G 3dB 3dB t t G s s s Prdut ganh largura de banda aprxmadamente cnstante Prdut ganh largura de banda cnstante t b G 3dB t b G3dB G t G 3dB 3dB t t G Exempl mplfcadr nersr: Exempl mplfcadr nã nersr: db f Hz f f MHz 5 b t b G G db f f G f 9.9kHz 3dB t t t 3dB 3dB f G f G f ft G f3db G 5 db f Hz G db b f f MHz f t 3dB f t b G khz Capítul mplfcadres Operacnas 3/8/5 Electrónca Geral º semestre 5/6 (MEFT, MEer) jabg@tecnc.ulsba.pt ptr@st.utl.pt 4
15 6. Operaçã cm snas frtes 6.. Saturaçã de tensã saturaçã de tensã prém das tensões de almentaçã psta (ex. +3V) e negata (ex. -3V) 6.. Slew ate O Slew ate é decle máxm da tensã de saída, crrespndend à taxa de araçã máxma da tensã de saída S d dt max Exempl de crcut segudr de tensã: S V t t Capítul mplfcadres Operacnas 3/8/5 Electrónca Geral º semestre 5/6 (MEFT, MEer) jabg@tecnc.ulsba.pt ptr@st.utl.pt 5
16 6. Operaçã cm snas frtes (cnt.) 6.3. Full pwer bandwdth desgnada full pwer bandwdth crrespnde à frequênca para a qual uma snusde de saída cm ampltude gual à tensã máxma de saída (resultante das almentações) cmeça a mstrar dstrçã ded à lmtaçã de slew rate Cnsderand uma tensã de saída cm ampltude máxma: V m sen t O alr máxm da derada deerá ser nferr a slew rate : Frequênca máxma de trabalh ( full pwer bandwdth ): d dt derada ale: V cst m V m S max S V m f max S V m Efet da lmtaçã de slew rate Dstrçã Capítul mplfcadres Operacnas 3/8/5 Electrónca Geral º semestre 5/6 (MEFT, MEer) jabg@tecnc.ulsba.pt ptr@st.utl.pt 6
17 7. Imperfeções DC 7.. Tensã de ffset Num amplfcadr peracnal real quand d = a tensã de saída nã se anula Defne-se tensã de ffset (V OS ) alr da tensã de entrada que clca a saída a zer Valr típc : V OS = a 5mV 7.. Crrentes de plarzaçã e de ffset Crrente de plarzaçã de entrada: I B I I B B Valr típc : I B = n Crrente de ffset de entrada: IOS IB IB Valr típc : I OS = n Capítul mplfcadres Operacnas 3/8/5 Electrónca Geral º semestre 5/6 (MEFT, MEer) jabg@tecnc.ulsba.pt ptr@st.utl.pt 7
18 3/8/5 Electrónca Geral º semestre 5/6 (MEFT, MEer) Capítul mplfcadres Operacnas 8 7. Imperfeções DC (cnt.) 7.3. nulament d efet das crrentes de plarzaçã I I I I se I I I B B B B B B B O = cas: 3 3 O efet das crrentes de plarzaçã anula-se cas 3 = //
19 8.. Cnfguraçã nersra baseada em mpedâncas 8. Integradres e dferencadres 8.. Integradr nersr j j jc C 9º Capítul mplfcadres Operacnas 3/8/5 Electrónca Geral º semestre 5/6 (MEFT, MEer) jabg@tecnc.ulsba.pt ptr@st.utl.pt 9
20 8. Integradres e dferencadres (cnt.) Efet da tensã de plarzaçã (V OS ): tensã de ffset lea a uma stuaçã de saturaçã d amplfcadr peracnal quand t O mesm se passa para a crrente de ffset Tal dee-se a: ganh DC = nfnt Para bar este prblema ntrduz-se uma resstênca em paralel cm C Integradr de Mller: s s F sc F ganh DC = - F / Capítul mplfcadres Operacnas 3/8/5 Electrónca Geral º semestre 5/6 (MEFT, MEer) jabg@tecnc.ulsba.pt ptr@st.utl.pt
21 8. Integradres e dferencadres (cnt.) 8.3. Dferencadr nersr j jc j C 9º Capítul mplfcadres Operacnas 3/8/5 Electrónca Geral º semestre 5/6 (MEFT, MEer) jabg@tecnc.ulsba.pt ptr@st.utl.pt
22 9. Crcuts cm díds 9.. ectfcadres de precsã 9... Super díd díd cnduz ps, Vg díd está a crte ps ( V ) ST D O crcut tem a desantagem de saturar negatamente cm =V - ST quand a tensã de entrada fr negata. Quand a tensã de entrada passa para psta a saída d amplfcadr peracnal tem de transtar de V - ST a, demrand cerca de: VST t S Cm S=: (t) (t) (t) O crcut apenas cm díd tem a desantagem da recta encntrar ex das abcssas nã em s = mas em s =V D =V g Cnsderand t <<T/: S f V ST Cm S : ssm, fact d amplfcadr peracnal saturar negatamente e efet d slew rate fazem cm que este crcut só pssa ser utlzad em baxas frequêncas V ST V ST (t) Exempl: V V, S V / s f 5 khz ( f 5 khz) ST Capítul mplfcadres Operacnas 3/8/5 Electrónca Geral º semestre 5/6 (MEFT, MEer) jabg@tecnc.ulsba.pt ptr@st.utl.pt
23 9. Crcuts cm díds (cnt.) 9... ectfcadr de precsã sem saturaçã d. O. D ON e D D OFF, D V g D OFF e D D ON, V g ssm, amplfcadr peracnal nunca satura, encntrand-se sempre realmentad: traés de D nas alternâncas pstas traés de D nas alternâncas negatas 9..3 Detectr de pc Capítul mplfcadres Operacnas 3/8/5 Electrónca Geral º semestre 5/6 (MEFT, MEer) jabg@tecnc.ulsba.pt ptr@st.utl.pt 3
24 9. Crcuts cm díds (cnt.) 9..4 Detectr de enlente C 4 n mn V Vpc Pnte rectfcadra para medçã de crrente Crrente em M passa sempre n mesm sentd: da esquerda para a dreta. O alr medd é alr méd de / Capítul mplfcadres Operacnas 3/8/5 Electrónca Geral º semestre 5/6 (MEFT, MEer) jabg@tecnc.ulsba.pt ptr@st.utl.pt 4
25 9. Crcuts cm díds (cnt.) 9.. Crcuts lmtadres Setas cm sentd da crrente: < V > V Z V g V g V Z < DZ Zna Zener DZ Zna Cnduçã V Z V g V Z V g > DZ Zna Cnduçã DZ Zna Zener Capítul mplfcadres Operacnas 3/8/5 Electrónca Geral º semestre 5/6 (MEFT, MEer) jabg@tecnc.ulsba.pt ptr@st.utl.pt 5
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