2. CARACTERÍSTICAS NÃO IDEAIS DO AMPLIFICADOR OPERACIONAL MODELO REAL LINEARIZADO NESSE MODELO A GANHO É DADO POR (FINITO E DEP. FREQÜÊNCIA): ( s) = s

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1 . CAACTEÍSTICAS NÃO IDEAIS DO AMPLIFICADO OPEACIONAL MODELO EAL LINEAIZADO NESSE MODELO A GANHO É DADO PO (FINITO E DEP. FEQÜÊNCIA): A ( ) A ϖc

2 AMPOP IDEAL E O MODELO LINEA IDEAL O,, A O vo A( v v) A

3 SIMBOLOGIA DO AMPOP MODELO LINEA ESISTÊNCIA DE SAÍDA ALOES TÍPICOS O : A : 5 5 : Ω Ω 5Ω 7 Ω ESISTÊNCIA DE ENTADA GAIN

4 CICUITO COM MODELO LINEAIZADO DO AMPOP OP-AMP LOAD DIING CICUIT AMPOPS COMECIAIS E ALOES DOS SEUS PAÂMETOS MANUFACTUE PAT No A [MOhm] o[ohm] Natonal LM34, Natonal LMC649 5, 5 Maxm MAX44, 45 6

5 O SEGUIDO DE TENSÃO OU BUFFE DE GANHO UNITÁIO v v v v v O v S O SEGUIDO DE TENSÃO ATUA COMO AMPLIFICADO BUFFE v O v O SEGUIDO DE TENSÃO ISOLA UM CICUITO DE OUTO: CASADO CASADO DE IMPEDÂNCIA. UTILIZADO EM CICUITOS QUE NÃO DISPÕE DE CAPACIDADE DE COENTE. CONECÇÃO SEM BUFFE CONECÇÃO COM BUFFE v O v S

6 MODELO E CICUITO PAA BUFFE DE GANHO UNITÁIO PEFOMANCE DE AMPOPS IDEAIS Op-Amp BUFFE GAIN LM LMC MAX SOLING out O KL: KL: - I out O I A O n O I AO n CONTOLLING AIABLE: A O A O BUFFE GAIN out S n I

7 EXEMPLO APPLY v - DETEMINE THE GAIN G out out v G out v A o v v v ASSUMI MODELO LINEA DO AMPOP E COMPAA COM O IDEAL

8 SUBSTITUI O AMPOP PELO MODELO LINEA DEFINIÇÃO DOS NÓS b - d CONECÇÃO DOS COMPONENTES b - a O MODELO LINEA EQUIALENTE DO OP-AMP ANÁLISE DO CICUITO COM O MODELO

9 AMPLIFICADO INESO: ANALISE DO MODELO IDEAL USO ALGEBA LINEA ANÁLISE NODAL AIÁEL EL CONTOLADA EM TEMOS DO NÓ DE TENSÃO TYPICAL OP - AMP: 8 Ω, O Ω A 5, vo vo kω, 5kΩ A 5. v v S S

10 ESUMO COMPAAÇÃO: AMPOP IDEAL E MODELO LINEA v v AMPOP IDEAL A v v TEMINAL INESO MODELO LINEA AMPOP SUBSTITUIDO PELO MODELO LINEA E O CICUITO ANALISADO COM FONTE DEPENDENTE. GANHO: v S v O v v O CASO COM AMPOP IDEAL PÊE EXCELENTE APOXIMAÇÃO.

11 OBTE GANHO E ESISTÊNCIA DE ENTADA - MODELO LINEA AMPOP v v v O A( v v) v O ADICIONA A FONTE DE SINAL DETEMINE O CICUITO EQUIALENTE USANDO MODELO LINEA PAA O AMPOP v v O A( v v) v O v v v O A( v v) E OS ESISTOES EXTENOS v O O AMPOP EDESENHA O CICUITO PAA MELHO ANÁLISE NODAL OU DE MALHA.

12 NÃO INESO MODELO LINEA CICUITO EQUIALENTE MODIFICCADO v O MALHA MALHA v v v O A( v v) v O EIÁEL EL DE CONTOLE CICUITO EQUIALENTE v O ( )

13 MODELO MATEMÁTICO TICO MALHA MALHA AIÁEL EL DE CONTOLE ANÁLISE MALHA SOLUÇÃO ( ( A ) ) ( ) O v O v ( A ) v O ESISTÊNCIA ENT. ( ) v n GANHO FOMA MATICIAL EQU. MALHAS ( ) v A ( ) O ) A ( O ) O )( ) ( A ( O ) Adj ( A ) ( v G v ( v FOMA P/ SOLUÇÃO ( ) ) O v O ( ( ) O ) v A??? A ( A n vo G v )( A ) v

14 EXEMPLO USA MODELO LINEA P/ AMPOP E ESCEE AS EQUAÇÕES DE MALHA 4. Inerr o componente no modelo v v o O v O S S - A(v - v - ). Indcar o nó v v o. Paar o nó para o modelo lnear O v Denr o loop, corrente e malha 3. Montar o modelo lnear MALHA - MALHA ) ( ) A( v ) ( S O v_ AIÁEL EL DE CONTOLE v v ) _ ( v

15 Compenação de reqüênca C ) C n( M ) ( Av c Capactor de compenação (3 pf)

16 Largura de Banda: Malha Aberta Largura de banda em M.A. baxa em unção do capactor de compenação A A A( ) A( jω) jω ω ω c c

17 Largura de Banda: Malha Aberta Largura de banda em M.A. baxa em unção do capactor de compenação. P/ req. ganho untáro: ω ω A( jω u u A ωu ω c ω ω ~ A u A c ω. u c u c ω. A A

18 Largura de Banda: Malha Aberta Aproxmação produto Ganho-Largura de Banda: P/ 74C: ω. u c u c ω. A A A 5 e; Mhz u hz u c A 5 Nea reqüênca, o ganho de tenão em M.A. muda de nclnação decando como repota de prmera ordem, ou eja db/década. 6

19 PODUTO GANHO-LAGUA DE BANDA (GBW) ealmentação Negatva: Largura de banda total aumenta, com a dmnução do ganho. Aumento da banda com a realmentação negatva. Obervar que req. de ganho untáro é gual ao produto do ganho pela largura de banda. u c.a

20 EXEMPLO: onte Malvno, vol. Qual é o ganho de tenão de malha echada e a largura de banda? Ganho 75k : Gv 5,5k MHz Banda : c khz 5 A tenão de aída: khz: o (-5).( mpp) -,5 pp MHz: o - mpp

21 Ganho nto e dependente da reqüênca Amplcador não nveror onde en e o( ) A( ) d( ) d d e ( ) ( ) β β( ) o( ) ( ) en( ) e( ) ( ) ( ) o( ) o ( ) A( ) [ ( ) o( ) β( ) ] o ( ) ( ) ( ) ( ) β ( ) A A

22 M.A. FEQÜÊNCIA DO GANHO UNITÁIO A ( ) Ao para Ao>>, ωu ωc u ωu A ω c A c M.F. aumndo Aoβ>>, u ca A β

23 Amplcador nveror OBTE O GANHO DE MALHA FECHADA G o A

24 Inluênca da mpedânca de entrada e aída do Amp-op ( ) A( ) d Z d e Por uperpoção: β ( ) e ( ) Zn// ( ) Z // n //Zn //Z e. //Z //Z n n ( ). ( ) n //Z //Z n n ( ) A( ) ( ) ( ) Z n //Z //Z n

25 ( ) ( ) ( ) ( ) n n n n Z //Z //Z //Z //Z A e ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) β Z A β Z A //Z //Z n n ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) n n Z Z β A β Z A //Z //Z ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) n n Z Z A β Z A //Z //Z ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) n n Z A Z β //Z //Z??? A ( ) ( ) ( ) β. //Z //Z n n ( ) ( )

26 EFEITOS CC: TENSÃO DE OFF SET (o) É repreentada por uma onte CC. A entrada aterrada, com almentação a aída pode etar em cc ou cc, ou eja, aturada. Deequlbro entre o trantore da entrada derencal do ampop. alore máxmo e mínmo dado do abrcante (74: o m). Medr o valor e polardade: OS p/ >> Se o > o > Amp. não nveror Ideal Se o < o <

27 Folha de Epeccação 74. Tenão de o et

28 COMPENSAÇÃO DO OFF SET Para o 74, utlzar o pno e 5 do Ampop. Ob.: Ete tpo compena o nível CC de aída (tenão e corrente)

29 COMPENSAÇÃO DO OFF SET Para o 74, utlzar o pno e 5 do Ampop. Ob.: Ete tpo compena o nível CC de aída (tenão e corrente)

30 EFEITOS CC: COENTES DE POLAIZAÇÃO COENTES QUE FLUEM ATAÉS DOS TEMINAIS DE ENTADA I b Por denção: I b I b I b I b Quando a corrente de bae não ão gua, o abrcante epecca a ametra atravé da corrente de o et (Io).

31 TÉCNICA DE COMPENSAÇÃO DA COENTE DE POLAIZAÇÃO c: etor de compenação B b C Nó nveror A A b A b Conderando A B e b C b b b Idealmente: o, não devera haver erro na aída do ampop devdo a corrente de polarzação C //

32 COENTE DE OFF SET Io Por denção, temo que: I S b b I b b b Manpulando a dua equaçõe b I b ± I S b I b m I S E para o cao anteror: C // ( ) b b OS Epeccada pelo I abrcante

33 Corrente de O et: Io Corrente de Polarzação: Ib

34 EXEMPLO: Obter a tenão de aída quando n é zero. Uar valore típco para o 74C. etor de compenação:

35 INFLUÊNCIA DA TEMPEATUA: DEIA (DIFT) OS EFEITOS DE TEMPEATUA SÃO MAIOES NOS DESIOS DE TENSÃO E COENTE CC. PO SUPEPOSIÇÃO: ANÁLISE EM TÊS PATES DISTINTAS: Eeto da corrente de polarzação I b (I b e o ); Eeto da corrente de polarzação I b (I b e o ); Eeto da tenão de o et o (I b e I b ); Ob.: Pode obter a derva da corrente de o et.

36 INFLUÊNCIA DA TEMPEATUA: DEIA (DIFT) PO SUPEPOSIÇÃO: Eeto da corrente de polarzação I b (I b e o ); Eeto da corrente de polarzação I b (I b e o ); Eeto da tenão de o et o (I b e I b );

37 INFLUÊNCIA DA TEMPEATUA: DEIA (DIFT) Eeto da corrente de polarzação A A B b C A B C I b A (terra vrtual) A b I b

38 INFLUÊNCIA DA TEMPEATUA: DEIA (DIFT) Eeto da tenão de o et KL em B B S C B S A, 3 S

39 Somando o eeto INFLUÊNCIA DA TEMPEATUA: DEIA (DIFT) b C I b S 3 S b b C I I ( ) // b C b S I I β β

40 INFLUÊNCIA DA TEMPEATUA: DEIA (DIFT) I b Ib m β ( I I ) S // b C b S S b m β IS IS ( // ) I I ± C b b I b ± I S β [ I ( // ) I ( // )] S b C m S C Derencando em T d dt ds dib di C C β dt dt dt S ( // ) m ( // )

41 Exercíco: a) a tenão de aída com e em o uo do retor de compenação C ; b) a varação na tenão de aída na temperatura de 5 o C, com e em o uo do retor de compenação C, abendo que o crcuto o balanceado para em 5ºC. Ue kω, kω, OS ±5 m, I OS ±5 na e I b 5 na. [ ] // β a) I ( // c ) I ( c) S b S [ 5m ( 9k 5n) ( 5n 9k) ] 9, m 45 / c 64, 9 m c/ c b) d S ± 5 dt µ/º C d dt ds di b di C C β dt dt dt S ( // ) m ( // ) di S ±.5 dt na/ºc ±.74 m / c di b ±.5 dt na/ºc ±.6 m c/ c

42 SAÍDA DE PICO A PICO MÁXIMA: Saída quecente: Amp-op dealmente é zero; Tenão aída ca pode varara potvamente ou negatvamente; etênca de carga maore que, aída próxmo a tenão de almentação; Ex.: p/ L KΩ dealmente PP 3 (almentação ± 5 ) Cao não deal: pequena queda de tenão no etágo nal. 74C: CC - EE 5 L KΩ: PP 7 Ob.: A aída atura potvamente em 3,5 e negatvamente em 3,5.

43 EX: QUAL A TENSÃO DE ENTADA INESOA DO CICUITO 74C QUE LEA A SAÍDA À SATUAÇÃO NEGATIA?

44 azão de ejeção da Fonte de Almentação (PS) Orgna-e a partr da tenão de oet que, por ua vez, vara com a varação da tenão métrca de almentação do amplcador operaconal. Logo, dene-e: Amplcador não nveror PS S CC S ( µ/) S CC PS

45 azão de ejeção de Modo Comum (CM) A d d A cm cm d cm Amplcador não nveror CM cm e A A d cm en A d d cm CM

46 A CM cm CM

47 azão de ejeção de Modo Comum (CM) P/ 74C, CM é 9 db em baxa reqüênca; Maore reqüênca há degradação do CM. CM 75 db em khz CM 56 db em khz

48 Taxa de Subda (Slew-ate) - S S ( / ) d dt Snal de entrada enodal Amplcador egudor de tenão P en ωt S d P ϖ coϖt t P ω π dt P

49 d dt Taxa de Subda (Slew-ate) - S S ( / ) Amplcador egudor de tenão Snal de entrada onda quadrada CI 74 S.5 /µ T.5.5 µ T 4 µ ou eja, tempo de etablzação do nal de aída para ete amplcador apó a mudança de polardade do nal de entrada.

50 Taxa de Subda (Slew-ate) - S S ( / ) Amplcador egudor de tenão Snal de entrada degrau d dt ( ) A A ϖc ( ) ( ) ( ) ( ) A A ( ) ( ) A A ϖc ( t) u( t) ( ) A >> ( ) ( ) ω u A. ω c ( ) ϖu ϖu ϖu

51 ( t) u( t) ( ) ( ) ϖu ϖu Aplcando a tranormada nvera de Laplace ( ) ( τ ) t t / e onde τ /ωu. S p. π. u S. A. π. c

52 Freqüênca Máxma: Largura de banda de grande nal max S. π. P 74C

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54 Crcuto reorçador de corrente - Ampop Em tuaçõe em que a corrente de aída é nucente ou a varação permtda na aída não acomodará o nível de nal deejado. Solução: Etágo de potênca na aída.

55 Crcuto reorçador de corrente - Ampop Propredade para o Etágo de Potênca: Corrente de aída pode exceder a corrente exgda na carga; Excurão do nal de aída deve exceder o nível máxmo na carga; Impedânca de entrada compatível com a aída do Ampop; Banda paante Slew ate permta varaçõe exgda pela carga; G v > omáx / máx ; G I > I omáx / I máx (preocupação báca).

56 Crcuto reorçador de corrente Ampop Corrente de carga undreconal aterrada Dvor de corrente obre e L: E L L ( ) B β E ( ) ( ) B B L β L L β ( ) L β L Ganho de tenão (Aβ>>): L

57 Crcuto reorçador de corrente Ampop Corrente de carga bdreconal aterrada e lutuante Por hoje. É ó!!!!