Aula 04 Especificações do Amp-op (pág. 462 a 471)

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1 Aula 04 Especificações do Amp-op (pág. 462 a 471) Prof. Dr. Aparecido Nicolett PUC-SP

2 Slide 1 Parâmetros de Offset CC A saída do amp-op deve ser de 0V quando a entrada for 0V, mas, na prática, há um certo valor de tensão diferente de zer denominado de tensão de offset. Por exemplo, se for aplicada uma tensão de 0V a ambas as entradas do amp-op e se medirmos 26 mv na saída, esta tensão seria indesejada e gerada pelo circuito, e não pelo sinal de entrada. A tensão de offset de saída pode ser afetada por duas condições de circuitos, independentes, que são: - Tensão de offset de entrada (V IO ); - Uma corrente de offset devido à diferença nas correntes resultantes nas entradas positivas (+) e negativas (-), (I IO ).

3 Slide 2 Tensão de Offset de Entrada, V IO. As folhas de especificações do fabricante fornecem um valor de V IO para o amp-op. V o R1 + Rf (offset) = VIO (13.16) R1

4 Slide 3 Exemplo 13.6 Calcule a tensão de offset de saída do circuito abaixo. As especificações do amp-op fornecem VIO = 1,2 mv. Resposta: Vo(offset) = 91.2 mv

5 Slide 4 Tensão de Offset de Saída devido à corrente de offset de entrada, I IO.

6 Slide 5 Aplicando o teorema da sobreposição: = + } + + Rf Vo IIB.R C 1 R1 = + Rf + Rf Vo IIB.R C 1 IIB.R1 (13.17) R1 R1 = RF Vo IIB.R1 R1

7 Slide 6 I IO = + IIB IIB Corrente de offset Considerando R C = R1, onde R C é chamada de resistência de compensação. Vo (offset) = + IIB(R1 + Rf ) IIBRf Vo (offset) = + + IIB.R1 + IIBRf IIBRf Sendo Rf >> R1, tem-se: V = (13.18) o(offset devido a IIO) IIORf Offset total devido a V IO e I IO V (offset) + o = Vo (devido a VIO Vo (devido a IIO (13.19)

8 Slide 7 Exemplo 13.7 Calcule a tensão de offset de saída do circuito abaixo. As especificações do amp-op fornecem IIO = 100 na. Resposta: Vo(offset) = 15 mv

9 Slide 8 Exemplo 13.8 Calcule a tensão de offset total do circuito abaixo. As especificações do amp-op fornecem IIO = 150 na e VIO = 4 mv Resposta: Vo(offset total) = 15 mv

10 Slide 9 Parâmetros de frequência Um amp-op é projetado para ser um amplificador de alto ganho, com ampla bandapassante. Para garantir uma operação estável, estes circuitos são construídos com circuitos de compensação interna, que podem reduzir o ganho de malha aberta com o aumento da frequência. Esta redução no ganho é chamada de roll-off (Ex.: -20 db/década). Embora as especificações do amp-op sejam para malha aberta (A VD ), o usuário normalmente utiliza resistores de realimentação para reduzir/controlar o valor do ganho (malha fechada) A CL. Como benifícios, tem-se: - Ganho do amplificador fica mais estável; - Impedância de entrada assume um valor maior; - Impedância de saída assume um valor menor; - A resposta em frequência do circuito ocupa uma faixa maior.

11 Slide 10 Largura de Banda (B1) Para baixas frequências, próximo a operação CC, o ganho é dado por A VD (ganho diferencial) Frequência de corte. Ganho cai de - 3 db Quando a frequência aumenta, o ganho cai, até atingir o valor 1 (unitário). Esta frequência f1 é chamada de frequência de ganho unitário. f = (13.22) 1 AVD. fc

12 Slide 11 Exemplo Determine a frequência de corte de um amp-op com valores específicos de B1 = 1 MHz e A VD = 200 V/mV. Resposta: f C = 5 Hz

13 Slide 12 Taxa de Subida (Slew Rate), SR Definição: Máxima taxa na qual a saída do amplificador pode variar em volts por microsegundo (V/µs). Vo SR V/ µ s t = (13.23) A taxa de subida fornece um parâmetro que especifica a taxa máxima de variação da tensão na saída quando é aplicado um sinal de grande amplitude na forma de degrau. Se for aplicado um sinal de entrada com tensão maior que a taxa de subida, a saída não consiguirá acompanhar, resultando num sinal distorcido de saída.

14 Slide 13 Exemplo Para um amp-op com uma taxa de subida SR = 2 V/µs, qual é o máximo ganho de tensão de malha fechada que pode ser utilizado quando o sinal de entrada varia de 0,5 V em 10 µs? Resposta: A CL = 40 V/V

15 Slide 14 Máxima frequência de sinal A máxima frequência de sinal depende tanto dos parâmetros de largura de banda (BW) como da taxa de subida (SR). Para um sinal senoidal, tem-se: vo = K.sen(2πft) Máxima taxa de variação = 2.π.f.K V/s Para evitar distorção na saída, a taxa de variação também deve ser menor do que a taxa de subida, ou seja: 2πfK SR wk SR SR f 2πK SR w K Hz rad/s (13.24)

16 Slide 15 Exemplo Para o circuito da figura abaixo, determine a máxima frequência que pode ser utilizada. A taxa de subida do amp-op é SR = 0,5 V/µs. Resposta: w = 1,1 x 10^6 rad/s. Como a frequência aplicada é menor que a frequência máxima, não há distorção.