CIRCUITOS DIVERSOS COM AMPLIFICADORES OPERACIONAIS. Prof. Valner Brusamarello

Transcrição

1 CIRCUITOS DIVERSOS COM AMPLIFICADORES OPERACIONAIS Prof. Valner Brusamarello

2 Amplificadores operacionais limitações Seja Vcc=5 V, R G =R F =100 k, R L = 10 k Observa-se que amplificadores operacionais de gerações mais antigas possuem um desempenho muito mais limitado que, por exemplo, o TLV2472 geração mais moderna, o qual é denominado rail to rail. Esses amplificadores conseguem apresentar relação linear (comportamento próximo do ideal) mesmo próximo dos limites das tensões de alimentação do OPAMP.

3 Alimentação simples Com projeto adequado é possível implementar um amplificador alimentado com uma bateria simples: 4 casos são possíveis:

4 Alimentação simples Com projeto adequado é possível implementar um amplificador alimentado com uma bateria simples: 4 casos são possíveis:

5 OPAMP não ideal compensação interna Compensação interna é desejável porque torna a utilização do componente fácil e dispensa elementos externos. A desvantagem é que a largura de banda é limitada por essa compensação. Cada componente terá uma resposta diferente, a qual é fornecida pelo fabricante

6 OPAMP não ideal compensação interna TL07X Resposta em Frequência e tempo

7 OPAMP não ideal compensação interna TLV277X Resposta em Frequência e tempo

8 Amplificadores com realimentação de corrente Possui uma largura de banda maior e um slew rate mais rápido que os amplificadores com realimentação de tensão. Geralmente amplificadores com realimentação em tensão são utilizados em aplicações em geral e para pequenos sinais, onde é necessário precisão. Os amplificadores com realimentação em corrente são geralmente restritos à aplicações em altas frequências. Z(I) denota a transimpedância, a qual possui a mesma função que o ganho de tensão em um VFA.

9 Configuração não inversora Se Z B =0 Se Z é muito alto:

10 Configuração inversora Se Z B =0 e Z é muito alto:

11 Condicionadores Fontes de corrente

12 Fonte de Corrente de Howland O op-amp tenta manter as tensões em ambos os terminais iguais, assim o V = V+. V1 é a tensão em R1, e I1 a corrente em R1. Então V2 = V4. Como I1 = I2 e R1 = R2, R3 = R4, V1 = V2 = V4. V = V + = V 1-5V I 3 = V + /R 3 = (V 1-5V)/R 3 I 4 = I 3 + I load I 4 = V 4 /R 4 = V 1 /R 3 V 1 /R 3 = (V 1-5V)/R 3 + I load I load = 5V / R 3 = 1.67 ma

13 Condicionadores Fontes de corrente

14 Condicionadores Fontes de tensão

15 Condicionadores retificadores

16 Condicionadores Detector de pico

17 Amplificadores de instrumentação

18 Condicionadores Amplificadores

19 Condicionadores Amplificadores

20 Amplificadores choppers Baixo drift (0.002μV/ C ) e baixo offset (bipolares dez. de V chopers 0.x V) Quando as chaves estão na posição Z, os capacitores C2 e C3 estão carregados com a tensão de offset de entrada e saída. Quando as chaves estão na posição S está na posição de sample (e as tensões de offset se anulam). A frequência de chaveamento é de algumas centenas de Hz a alguns khz A f de entrada deve ser muito menor que a f do chopper. R1 e C1 funcionam como filtro anti-aliasing

21 Amplificadores choppers A estrutura de chopper utilizada mais frequentemente em OPAMPs é mostrada na figura abaixo, denominado de chopper estabilizado. Não é tão limitado em frequência como a estrutura anterior por não apresentar o filtro RC na entrada.

22 Amplificador Lock in Basicamente o amplificador lock in detecta pequenos sinais pelo método da demodulação síncrona. Sinais que não estão sincronizados com a referência são descartados. O lock in pode ser dividido em 4 partes principais: um sinal, um sinal de referência, um misturador (principal detector síncrono) e um amplificador com filtro passa baixas

23 Amplificador Lock in O misturador ou detector síncrono é o coração do lock in. O sinal de referência geralmente é uma onda quadrada. Se o sinal de entrada e referência não estiverem em fase a saída do filtro (média DC) é zero (caso do ruído). Observe que o detector síncrono é um detector de fase!!!!

24 Amplificador Lock in Representação em blocos do sistema e novamente o resultado da modulação síncrona Sinal e referência em quadratura produzem uma saída nula

25 Amplificador Lock in Representação em blocos do sistema e novamente o resultado da modulação síncrona

26 Lockin - aplicações Em sistemas nos quais é possível fazer uma excitação externa: Circuitos em ponte LVDT Medição de resistência ou impedância (sistemas de medição de parâmetros eletroquímicos)

27 Lockin

28 Lockin

29 Lockin Se aplicarmos um filtro passa baixas, apenas dois termos sobrevivem : O termo DC do sinal e a componente do ruído na frequência próxima da fcorte do PB Podemos ainda ajustar a fase da referência: então Finalmente: