AMPLIFICADORES OPERACIONAIS (AMP OP)

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1 AMPLIFICADOES OPEACIONAIS (AMP OP) Prof. Dr. Hugo Valadares Siqueira Especialização em Automação e Controle de Processos Industriais

2 AMPLIFICADOES OPEACIONAIS Introdução Princípio básico de funcionamento

3 Tópicos analisados Histórico Aplicações Características básicas Simbolologia Pinagem Encapsulamentos Princípio de funcionamento

4 Histórico Década de 40: Amp. Ops. a válvulas termoiônicas usados em computadores analógicos Década de 60: primeiro Amp Op monolítico (C.I.) lançado pela Fairchild (EUA) 1963: µa-702 (muitos problemas ) 1965: µa-709 (tecnologia bipolar) 1968: µa-741 (tecnologia bipolar)

5 Histórico Década 70 domínio do 741 Início anos 80 MOSFET Década 80 Bi-FET

6 Aplicações A maioria dos amp ops disponíveis possuem uma pinagem e alimentação padronizada (fácil substituição) Principais fatores de seleção no projeto: Ganho em malha aberta Largura de banda Nível de ruído Impedância de entrada Consumo de potência

7 Aplicações Atualmente amplificadores aparecem como blocos funcionais em circuitos com funções específicas, como: Condicionadores de sinais Filtros ativos Geradores de função Circuitos de chaveamento

8 Aplicações Aplicações: Controle e instrumentação industrial Instrumentação nuclear Instrumentação médica Computadores Telecomunicações

9 Características básicas Simbologia

10 Características básicas Codificação Identificação por um código alfanumérico PIN (Part Identification Number) Identifica o fabricante o circuito e o modelo Principais fabricantes Fabricantes Códigos Fairchild ua 741 National LM 741 Motorola MC 741 CA CA 741 Texas SN 741 Siemens TBA 741

11 Pinagem Características básicas Normalmente as pinagens de um AmP Op são padronizadas Exemplo: pinagem da família e 5: balanceamento do AmP Op (ajuste de offset) 2: entrada inversora 3: entrada não-inversora 4: alimentação negativa 7: alimentação positiva 6: saída 8: sem conexão (terra nos encapsulamentos metálicos)

12 Características básicas Encapsulamentos Comumente os encapsulamentos são metálicos ou de plástico Metálico Maior dissipação de calor Plástico Mais comum: DIP (Dual in-line package) de 14 (dois Amp Op) e 8 pinos

13 Características básicas Encapsulamentos

14 Princípio básico de funcionamento Um Amp Op amplifica a diferença de tensão (Vd = V1 V2) entre os sinais de entrada, apresentando o seguinte ganho em malha aberta: A = Vout/Vd Em magnitude, o ganho de tensão em malha aberta está na faixa de a A magnitude máxima da tensão de saída de um Amp Op é chamada de sua tensão de saturação. (Vcc 2V) < Vout < (Vcc 2V)

15 AMPLIFICADOES OPEACIONAIS Circuito Interno Básico

16 Amplificadores Operacionais Circuito Interno Depende do tipo de circuito Características do fabricante Aplicações específicas Depende da tecnologia envolvida Bipolar Fet Bifet

17 Amplificadores Operacionais Circuito Interno Basicamente pode ser dividido em três blocos funcionais: Estágio de entrada Estágio intermediário Estágio de saída V1 V2 Estágio diferencia de entrada Estágio deslocador e amplificador intermediário Estágio acionador de saída Vo

18 Amplificadores Operacionais Diagrama Interno modelo didático Genérico Independente de fabricante e aplicação

19 Amplificadores Operacionais Circuito Interno Estágio diferencial de entrada Formado por um amplificador diferencial (Q1 e Q2) e uma fonte de corrente constante (Q4, 7 e o diodo zener "Z1"). A fonte de corrente constante garante a estabilidade do circuito minimizando o efeito da temperatura sobre o ponto quiescente de cada transistor (Q1 e Q2). A função de Q1 e Q2 é fornecer uma tensão CC diferencial e amplificada para o estágio seguinte.

20 Amplificadores Operacionais Par diferencial - Funcionamento

21 Amplificadores Operacionais Par diferencial - Funcionamento ENTADA NÃO-INVESOA: quando V1 aumenta, a corrente no emissor de Q1 aumenta, isso eleva a tensão na extremidade superior de e, que equivale a uma redução em Vbe de Q2, que acarreta em uma menor corrente nesse transistor, elevando a tensão de saída (em Q4) ENTADA INVESOA: Quando V2 aumenta, a corrente de coletor de Q2 aumenta, reduzindo a tensão de saída (em Q4)

22 Amplificadores Operacionais Circuito Interno Estágio Amplificador Intermediário epresentado por "Q3", tem a função de proporcionar maior ganho de sinal, bem como ajustar em um referencial "zero" o nível de tensão CC proveniente do estágio anterior. Este ajuste é importante para não alterar a referência de saída do operacional, principalmente quando em operação com corrente alternada.

23 Amplificadores Operacionais Circuito Interno Estágio Acionador de Saída Este estágio deve proporcionar uma baixa impedância de saída e suficiente corrente para alimentar a carga especificada para o operacional Evidente que a impedância de entrada deste estágio precisa ser alta para não carregar o estágio anterior Normalmente, utiliza-se uma configuração do tipo seguidor de tensão para este estágio (Q5 e Q6) e para a saída geralmente transistores complementares, neste exemplo "Q7" e "Q8".

24 Amplificadores Operacionais Símbolo + circuito interno

25 AMPLIFICADOES OPEACIONAIS Amp Op Ideal x Amp Op eal Modos de Operação

26 Amp Op Ideal X Amp Op eal Propriedades de um Amp Op Ideal Ganho de tensão diferencial infinito Ganho de tensão de modo comum nulo Tensão de saída nula para tensão de entrada igual a zero Impedância de entrada infinita Impedância de saída igual a zero

27 Amp Op Ideal X Amp Op eal Propriedades de um Amp Op Ideal Deslocamento de fase igual a zero Deriva da tensão de saída nula para variações de temperatura OBS.: Na prática as limitações dos amplificadores operacionais são muitas, ocorrendo, entretanto, um contínuo aperfeiçoamento das suas características pelos seus respectivos fabricantes.

28 Amp Op Ideal X Amp Op eal Propriedades de um Amp Op eal Ganho de tensão diferencial: Normalmente chamado de ganho de malha aberta. É definido como a relação da variação da tensão de saída para uma dada variação da tensão de entrada. Este parâmetro, denotado por A ou A v, tem seus valores reais que vão desde alguns milhares até cerca de cem milhões em amplificadores operacionais sofisticados. A V = V out V 1 V 2

29 Fatores Principais Diferenças nos Valores de V be Diferenças nas Correntes de base UNIVESIDADE TECNOLÓGICA FEDEAL DO PAANÁ Amp Op Ideal X Amp Op eal Propriedades de um Amp Op eal Tensão de Compensação (offset) de saída - A saída de um amplificador operacional ideal é nula quando suas entradas estão em curto circuito. Nos amplificadores reais, devido principalmente a um casamento imperfeito dos dispositivos de entrada, normalmente diferencial, a saída do amplificador operacional pode ser diferente de zero quando ambas entradas estão no potencial zero. Significa dizer que há uma tensão C.C. equivalente, na entrada, chamada de tensão de "offset". Os componentes comerciais são normalmente dotados de entradas para ajuste da tensão de "offset".

30 Amp Op Ideal X Amp Op eal Propriedades de um Amp Op eal Corrente de compensação (Offset) de entrada As correntes de base I B1 e I B2 circulam através dos resistores da base de um amplificador diferencial. A corrente de compensação (Offset) de entrada é definida como a diferença entre as correntes de base. Algebricamente: I I I in( off ) B1 B2 A diferença nas correntes de base indica o quanto são próximas as características dos dois transistores.

31 Amp Op Ideal X Amp Op eal Propriedades de um Amp Op eal Ganho de modo comum: É, em condições normais, é extremamente pequeno. V 0V V 0V d out

32 Amp Op Ideal X Amp Op eal Propriedades de um Amp Op eal CM azão de ejeição de Modo Comum Definição: razão do ganho de tensão diferencial (Av) pelo ganho de tensão de modo comum (Acm). Algebricamente: CM A A V cm

33 Amp Op Ideal X Amp Op eal Propriedades de um Amp Op eal As folhas de dados geralmente expressam a CM em decibéis. CM em decibéis CM` = 20 log CM Exemplo 2: Pesquisando em um datasheet você encontra que a CM de um dado amplificador é de 49,5 db e seu ganho em malha aberta é de Encontre o ganho em modo comum do amplificador.

34 Modos de Operação do Amp Op Sem ealimentação Também denominado de operação em malha aberta. O ganho do Amp Op é estipulado pelo próprio fabricante, ou seja, não se tem o controle sobre o mesmo. Este circuito é muito útil quando em circuitos comparadores.

35 Modos de Operação do Amp Op Sem ealimentação COMPAADOES: um comparador de tensão é um amplificador operacional de alto ganho ligado de forma a comparar uma tensão de entrada com uma tensão de referência. A saída estará no nível alto ou baixo, conforme a tensão de entrada for maior ou menor que a tensão de referência. O alto ganho do Amp Op em malha aberta amplifica a entrada diferencial e leva a saída do Amp Op para: Um valor alto: + Vsat ou um valor baixo: - Vsat Matematicamente: V out V V sat sat,, quando quando v v i i 0 0

36 Modos de Operação do Amp Op Comparadores Comparador não-inversor Comparador inversor

37 Modos de Operação do Amp Op Com ealimentação Positiva Características: Este tipo de operação é denominado operação em malha fechada Saída é reaplicada à entrada não inversora do Amp Op através de um resistor de realimentação (f) Conduz o circuito à instabilidade esposta não linear Principal Aplicação Circuitos osciladores

38 Modos de Operação do Amp Op Com ealimentação Positiva Osciladores: Num sistema eletrônico, de um modo geral, é necessário dispor de um oscilador ou de um gerador de onda. A existência de uma fonte regular de oscilações é essencial em qualquer instrumento de medida de acontecimentos cíclicos, em qualquer instrumento que inicialize medidas ou processos e em qualquer instrumento que envolva fenômenos periódicos. Por exemplo, osciladores ou geradores de ondas são usados em multímetros digitais, osciloscópios, rádios, computadores e quase todos os periféricos de computadores.

39 Modos de Operação do Amp Op Com ealimentação Negativa Este tipo de operação é o mais importante em circuitos com Amp Ops, pois abrange a grande maioria das aplicações envolvendo amplificadores operacionais. Características: Também denominado de operação em malha fechada Saída é reaplicada à entrada inversora do Amp Op através de um resistor de realimentação (2) esposta linear

40 AMPLIFICADOES OPEACIONAIS ealimentação Negativa

41 Modos de Operação do Amp Op Com ealimentação Negativa Principais Aplicações Amplificador não-inversor Amplificador inversor Soma Amplificador diferencial Filtros Ativos

42 Amplificadores Operacionais Circuito com ealimentação Negativa (N) Diagrama de blocos para o Amp. Op. com N

43 ealimentação Negativa Analisando o diagrama V d = V i -V f (1) V d = V o A (2) V f =BV o (3)

44 ealimentação Negativa Substituindo a equação (2) na equação (1) temos: V 0 A = V i V f (4) Substituindo a equação (3) na equação (4) temos: V 0 A = V i BV 0 (5)

45 ealimentação Negativa earranjando a equação (5): V 0 V i = A 1 + B. A (6) A divisão (Vo/Vi) passa a ser denominada de ganho de tensão em malha fechada (Avf): A vf = A 1 + B. A (6)

46 ealimentação Negativa Simplificando a equação (7) para ganho de malha aberta tendendo ao infinito: A vf = 1 B (8) O que a equação (8) comprova? Ganho de tensão em malha fechada é controlado pelo...?... circuito de realimentação negativa

47 AMPLIFICADOES OPEACIONAIS Conceitos importantes

48 ealimentação Negativa Curto-Circuito Virtual A natureza virtual deste curto-circuito deve-se à coexistência de uma igualdade entre tensões sem ligação física entre terminais. Explicando: Considerando o ganho A infinito temos que pela equação de ganho de malha aberta: A = V 0 (V + V ) V + V = V 0 A 0 Pois: A e Vo é finito

49 ealimentação Negativa Curto-Circuito Virtual Desta forma podemos notar que teremos uma tensão de entrada V- igual (tendendo) ao valor de tensão de saída. Esta técnica nos permite dizer que quanto maior for A, mais o valor da entrada V+ se aproxima do valor da entrada V- para valores finitos de Vo. Em outras palavras, é como se as entradas inversora e não inversora estivessem em curto circuito. Por isso curto circuito virtual.

50 Terra Virtual ealimentação Negativa No caso particular em que a entrada não inversora estiver conectada diretamente ao terra O terminal inversor terá potencial igual a zero em função do curto-circuito virtual

51 ealimentação Negativa Slew-ate (S) Taxa de subida, taxa de resposta, taxa de giro, etc. Definição: taxa máxima de variação da tensão de saída por unidade de tempo Velocidade de resposta do amplificador Quanto maior melhor Unidade: V/µs Exemplos: Amp Op 741 S = 0,5 V/µs Amp Op LM 318 S = 70 V/µs

52 ealimentação Negativa Slew-ate (S) elação com a frequência máxima do sinal v 0 f V p. sent dv0 S dt máxima S Vp..cost S Vp. S 2.. f. V S 2.. V p p t0

53 ealimentação Negativa Slew-ate (S) elação com a frequência máxima do sinal O projetista deve-se ater a este fato Para um dado S do dispositivo, os valores de frequencia e Vpico tem dependência Possível distorção do sinal Exemplo de distorção de sinal senoidal

54 ealimentação Negativa Saturação Valor fixo de tensão a partir do qual a amplitude do sinal de saída não aumenta mais seu valor absoluto Na prática o nível de saturação ocorre próximo dos valores de +- Vcc. Exemplo:

55 ealimentação Negativa Saturação Exemplo de sinal senoidal ceifado ()

56 ealimentação Negativa Overshoot Sobredisparo ou sobrepassagem Definição: porcentagem de quanto o nível de tensão de saída foi ultrapassado durante a resposta transitória do circuito Fenômeno indesejável, principalmente para sinais de baixo nível Algebricamente: Vovs % Vovs.100 V Exemplo: o Amp Op 741 5%

57 ealimentação Negativa Overshoot

58 PATE 2: Circuitos Lineares com Amplificadores Operacionais

59 Circuitos Lineares com Amp Ops São Configurações em que o Amp. Op. é colocado para trabalhar na região de operação linear, operando como um amplificador Exemplo: no 741 alimentado em V a saturação do dispositivo ocorrerá próximo dos V

60 Circuitos Lineares com Amp Ops ANÁLISES DE CICUITOS COM AMP OPS APLICAÇÕES LINEAES AMPLIFICADO ES IDEAIS USO DE TEOEMAS JÁ ESTABELECIDOS: - LEIS DE KICHHOFF - TEOEMA DA SUPEPOSIÇÃO - TEOEMA DE THEVENIN

61 Circuitos Lineares com Amp Ops Amplificador Inversor Sinal de saída encontra-se defasado de 180 do sinal de entrada

62 Circuitos Lineares com Amp Ops Equacionamento Amplificador inversor Aplicando LKC ao ponto (nó) a, tem-se: I 1 + I f = I b1 Supondo o Amp OP ideal tem-se: I b1=0 Logo: V i V a 1 + V o V a f =0

63 Circuitos Lineares com Amp Ops Equacionamento Amplificador inversor Analisando o ponto a verifica-se um curto virtual com o ponto b, que neste caso específico é um terra virtual, ou seja: Portanto, vi earranjando a equação acima, o ganho de malha fechada resulta em: 1 v o f V a 0 0 A vf v v o i f 1

64 Circuitos Lineares com Amp Ops Amplificador Inversor Pela equação de saída do amplificador inversor comprova-se a controlabilidade do ganho em malha fechada pelo circuito de realimentação O sinal negativo na equação de saída indica a defasagem, característica do amplificador inversor

65 Circuitos Lineares com Amp Ops Amplificador não-inversor Sinal de saída em fase com o sinal de entrada Configuração básica:

66 Circuitos Lineares com Amp Ops Equacionamento Amplificador não-inversor Nomeando correntes e nós do circuito:

67 Circuitos Lineares com Amp Ops Equacionamento Amplificador não-inversor Aplicando LKC ao ponto (nó) a, tem-se: I 1 + I f = I b1 Supondo o Amp OP ideal tem-se: I b1=0 Logo: 0 V a 1 + V o V a f =0

68 Circuitos Lineares com Amp Ops Equacionamento Amplificador não-inversor Analisando o ponto a verifica-se um curto virtual: Portanto, Va V i vi earranjando a equação acima (isolando Vo/Vi), tem-se: A 1 vf V0 Vi v v o i f 1 0 f 1

69 Circuitos Lineares com Amp Ops Exercício - De acordo com a figura abaixo, determine: a) A tensão de saída b) Projete um circuito que resulte no mesmo ganho utilizando um único Amp Op

70 Circuitos Lineares com Amp Ops Solução: a) b) estágio estágio v i A v o f vo 10k vo 20V v 2 1k 1 1 i 1 v o f vo 10k vo 100V v 20 2k 2 2 2V e vf ( nãoinversor ) i v o V vo2 Avf 50 ( sem inversão de fase) vi Deve ser usado um amplificador não inversor f f 1 f 1 49

71 Circuitos Lineares com Amp Ops Seguidor de Tensão (Buffer) Caso particular do amplificador não-inversor em que 1 = (circuito aberto) e f = 0 (curtocircuito) Ganho de Malha Fechada:

72 Circuitos Lineares com Amp Ops Seguidor de Tensão (Buffer) Configuração básica:

73 Circuitos Lineares com Amp Ops Seguidor de Tensão (Buffer) Características básicas: Alta impedância de entrada Baixa impedância de saída Ganho unitário Principais aplicações: Isolador de estágios eforçador de corrente Casamento de impedâncias

74 Circuitos Lineares com Amp Ops Seguidor de Tensão (buffer) No português pode ser traduzido para amortecedor ou tampão Exemplo de utilidade prática de um seguidor de tensão: a) carga ligada diretamente à fonte cuja resistência interna introduz um divisor resistivo b) carga e fonte intercaladas por um seguidor de tensão

75 Circuitos Lineares com Amp Ops Seguidor de Tensão (Buffer) Diferença entre os dois circuitos: No primeiro caso (a) a tensão na carga é inferior à tensão da fonte e é a fonte de sinal que fornece potência à carga: V o V s = + s < 1 No segundo caso (b) é o amplificador que entrega potência à carga. Como resultado das impedâncias de entrada infinita e de saída nula do amplificador operacional verifica-se a seguinte igualdade: V o = V s

76 Circuitos Lineares com Amp Ops Amplificador Somador Dois ou mais sinais de tensão conectados em paralelo à entrada inversora Configuração básica de um somador com três sinais de entrada

77 Circuitos Lineares com Amp Ops Exercício 1: Encontre Vo, em relação às tensões de entrada (v1, v2, v3) para o circuito abaixo

78 Circuitos Lineares com Amp Ops Solução: Aplicando LKC no nó a: (1) Aplicando a lei de Ohm e o conceito de terra virtual na equação (1): ) ( I I I I I I I I I I I I I f f f b ) ( ) ( ) ( v v v v v v v v v v v v f f f

79 Circuitos Lineares com Amp Ops Configuração Somador Inversor Casos particulares: 1 = 2 = 3 = f V 0 = (V 1 + V 2 + V 3 ) 1 = 2 = 3 = 3f V 0 = V 1 + V 2 + V 3 3

80 Circuitos Lineares com Amp Ops Amplificador Somador Não-Inversor Dois ou mais sinais de tensão conectados em paralelo à entrada não-inversora Configuração básica de um somador não-inversor com três sinais de entrada (v1, v2, v3)

81 Circuitos Lineares com Amp Ops Somador não-inversor Exercício 3: Encontre Vo, em relação às tensões de entrada (v1, v2, v3) para o seguinte circuito

82 Circuitos Lineares com Amp Ops Solução: Aplicando LKC no nó b: (2) Aplicando a lei de Ohm na equação (2): (3) Isolando Vb e aplicando o conceito de condutância: (4) I I I I I I I b v v v v v v b b b G G G G v G v G v v v v v b

83 Circuitos Lineares com Amp Ops Solução: Os resistores f e formam um amplificador nãoinversor que, como visto, pode ser dado por: v 0 1 f v b (5) Portanto, substituindo a equação (4) na equação (5): v 0 1 f G1v 1 G2v G1 G2 G3v G 2 3 3

84 Circuitos Lineares com Amp Ops Caso particular: 1 = 2 = 3 e f =0 V 0 = V 1 + V 2 + V 3 3

85 Circuitos Lineares com Amp Ops Amplificador Subtrator Saída resultante da diferença entre os sinais de entrada aplicados na entrada inversora Diagrama básico de um subtrator:

86 Circuitos Lineares com Amp Ops Amplificador Subtrator Exercício 4: Encontre Vo, em relação às tensões de entrada (v1 e v2) para o circuito abaixo

87 Circuitos Lineares com Amp Ops Amplificador Subtrator - Equacionamento Aplicando LKC no nó a: I I b1 1 I I f 1 I 0 f (6) Aplicando a lei de Ohm na equação (6): v v 1 a 0 a 1 v v 2 Aplicando o conceito de curto-circuito virtual: v1 vb v0 vb 0 (8) (7)

88 Circuitos Lineares com Amp Ops Amplificador Subtrator - Equacionamento Aplicando LKC e lei de Ohm no nó b: v v 2 2 v 1 v 1 b b v v 0 (9) Isolando v b na equação (9) obtemos: b 2 b 2 I b2 v b 1 2 v2 2 (10)

89 Amplificador Subtrator - Equacionamento Substituindo a equação (10) na equação (8): (11) Isolando v o na equação (11): (12) v v v v v v v Circuitos Lineares com Amp Ops

90 Circuitos com Amp Ops : Diferenciadores e Integradores

91 Circuitos Diferenciadores e Integradores Generalidades Circuitos de enorme aplicabilidade Presença de capacitores (impedâncias capacitivas) nos circuitos

92 Circuitos Diferenciadores e Integradores Amplificador Diferenciador Saída proporcional à taxa de variação do sinal de entrada Diagrama de um diferenciador básico

93 Circuitos Diferenciadores e Integradores Equacionamento - amplificador diferenciador i c i f i b1 C dv dt i vo f 0 0 v o f C dv dt i v o f C dv dt i

94 Circuitos Diferenciadores e Integradores Exemplo: Vi Onda triangular simétrica vi diferenciador Vi/Vout Vi/Vout vi vout vout diferenciador Onda quadrada Pulsos agudos Os valores de pico para os sinais de saída são encontrados pela seguinte relação: V op = f C V pp T 2 = f C 4 V p T

95 Circuitos Diferenciadores e Integradores Exemplo: Determine a tensão de saída Vo para o sinal de entrada ilustrado na figura abaixo, aplicado na entrada de um diferenciador. Dados f=1kω e C=1µF Vi(V) 2 Obs: Encontre o resultado para 0 a T/4 e T/4 a T/ T T(µs)

96 Circuitos Diferenciadores e Integradores De 0- T 4 : V 0i = p C dv i dt = t 125 = = 80mV De T 4 a T 2 : V 0i= d t dt = = 80mV

97 Circuitos Diferenciadores e Integradores Configuração básica

98 Circuitos Diferenciadores e Integradores Equacionamento i 1 i f vi 0 C v 0 1 dv dt 0 t ib C 1 vi vi C dv dt dt 0 v dv dt 0 0 vi C 1 C 1 t 0 1 v dt i

99 Circuitos Diferenciadores e Integradores - Pela equação de saída, nota-se que o sinal de entrada é integrado - Caso haja uma tensão inicial no capacitor, o seu valor deverá ser somado ao resultado (saída)

100 Circuitos Diferenciadores e Integradores - A fim de eliminar a tensão inicial do capacitor, utiliza-se uma chave em paralelo com o capacitor para descarregá-lo antes do processo de integração

101 AMPLIFICADO DE INSTUMENTAÇÃO

102 AMPLIFICADO DE INSTUMENTAÇÃO - É um tipo especial de Amp Op que permite a obtenção de algumas características particulares, tais como: - resistência de entrada muito elevada; - resistência de saída bem reduzida; - CM maior que 100 db; - ganho de malha aberta superior ao dos Amp Ops comuns; - drift extremamente baixo.

103 AMPLIFICADO DE INSTUMENTAÇÃO - Em aplicações de precisão a utilização de amplificadores de instrumentação é muitas vezes indicada (Ex: LH0036 da National) - Diagrama elétrico de um Amp. de Inst. gnérico

104 AMPLIFICADO DE INSTUMENTAÇÃO Equacionamento Nomeando correntes e nós do circuito

105 AMPLIFICADO DE INSTUMENTAÇÃO Equacionamento Identificando os circuitos

106 AMPLIFICADO DE INSTUMENTAÇÃO Equacionamento: Aplicando LKC nos nós 1 e 2, tem-se: Nó 1: V 01 V 1 2 = V 2 V 1 g = 0 V 01 = V 1 G + V 1 2 V 2 2 G Nó 2: V 02 V 2 2 = V 1 V 2 g = 0 V 02 = V 1 G + V 2 2 V 1 2 G

107 AMPLIFICADO DE INSTUMENTAÇÃO Como o terceiro Amp Op (A3) representa a configuração de um subtrator temos: V 0 = V 01 V 02 V 0 =( g )(V 2 V 1 )

108 Proteção em Circuitos com Amplificadores Operacionais

109 Proteção em Circuitos com Amplificadores Operacionais Objetivo: não ultrapassar os limites de projeto dos componentes 1 Proteção das Entradas de Sinal - O estágio diferencial de entrada de um Amp Op poderá ser danificado caso a máxima tensão diferencial de entrada seja excedida - EX: V - Medida de prevenção usual: conexão de dois diodos em antiparalelo conectados entre os terminais das entradas do Amp Op

110 Proteção em Circuitos com Amplificadores Operacionais 1 Proteção das Entradas de Sinal DIODOS EM ANTIPAALELO

111 Proteção em Circuitos com Amplificadores Operacionais 2 Proteção da saída A maioria já possui proteção interna contra curtocircuito na saída (EX: 741) A duração do curto depende da capacidade de dissipação térmica do componente 741 (encapsulamento plástico): 310 mw 741 (encapsulamento metálico): 500 mw Para CIs que não possuam proteção interna devese acrescentar um resistor externo para essa função - Ex: Amp Op 709

112 Proteção em Circuitos com Amplificadores Operacionais 3 Proteção contra Latch-up (sobretravamento) Manutenção da saída mesmo após a retirada do sinal de entrada Normalmente danifica o CI ecomendação: conectar um diodo de sinal entre o pino 6 (saída) e o pino 8 (entrada de compensação de frequência)

113 Proteção em Circuitos com Amplificadores Operacionais 3 Proteção contra Latch-up (sobretravamento) - A utilização do diodo não interfere na operação normal do Amp Op - Ex: - O 741 não apresenta esse problema - O 709 pode apresentar

114 Proteção em Circuitos com Amplificadores Operacionais 4 Proteção das entradas de Alimentação - Caso ocorra a inversão das polaridades da alimentação o componente será destruído - Colocação de diodos retificadores nos pinos de alimentação do amp op:

115 Proteção em Circuitos com Amplificadores Operacionais 6 Proteção contra ruídos e oscilações da fonte de alimentação - A presença de fontes geradoras de ruído próximas aos circuitos com Amp Op, pode alterar o nível de tensão CC e gerar ripple (ondulações) indesejáveis - Dependendo dos níveis dos sinais aplicados os erros gerados poderão ser significantes - Proteção utilizada: colocação de capacitores (da ordem de 0,1 uf) entre o terra e cada um dos terminais de alimentação do Amp Op

116 Proteção em Circuitos com Amplificadores Operacionais 6 Proteção contra ruídos e oscilações da fonte de alimentação