Capitulo 3 - Amplificador Operacional

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1 Capitulo 3 - Amplificador Operacional 1

2 3.1 Conceito amplificador CC multiestágio, com entrada diferencial operações matemáticas como soma, integrações, etc 3.2 Principais Características a) Resistência de entrada infinita; b) Resistência de saída nula; c) Ganho de tensão infinito; d) Resposta de freqüência infinita; e) Insensibilidade à temperatura. 2

3 3.3 - APLICAÇÕES PARA O AMPLIFICADOR OPERACIONAL Amplificadores lineares; Amplificadores não lineares; Comparadores; Filtros (passa baixa,passa alta, passa banda e rejeita banda); Aplicações logarítmicas (multiplicadores, divisores); Multivibradores; Osciladores; Reguladores (tensão, corrente; precisão, etc...); Sample-hold. 3

4 3.4 Modelo Elétrico 4

5 3.5 Circuito Interno Componente eletrônico compacto construído da junção de resistores, capacitores e transistores. 5

6 3.6 Representação Simbólica V+ Entrada não Inversora V- Entrada Inversora V O Tensão de Saída 6

7 3.7 - CARACTERÍSTICAS DE UM AOP IDEAL 1) Só amplifica a diferença dos sinais de entrada, nunca amplifica o sinal comum às duas entradas. 2) Não consome e nem fornece corrente através de suas entradas, impedância de entradas é infinita; 7

8 3.7 - CARACTERÍSTICAS DE UM AOP IDEAL 3) impedância de saída nula (R O = 0). 4) ganho A = infinito, real e positivo. 5) ganho A constante que independe do valor da freqüência dos sinais de entrada 6) insensibilidade a temperatura. 8

9 3.9 - ALIMENTAÇÃO DO AMP OP Fonte simétrica ou duas fontes. 9

10 MÉTODOS DE POLARIZAÇÃO DO AMPLIFICADOR - Sem Realimentação; - Realimentação Positiva; - Realimentação Negativa; Sem Realimentação Malha aberta, Não tem controle sobre o ganho; Empregado em circuitos comparadores. 10

11 Realimentação positiva - malha fechada. - ganho do operacional é obtido pelo projetista. - apresenta instabilidade ao circuito. - usado em circuitos osciladores. - não trabalha como amplificador de sinais, pois sua resposta não é linear. 11

12 Realimentação Negativa -saída é reaplicada à entrada inversora - várias aplicações: - Amplificador Inversor; - Amplificador Não Inversor; - Amplificador Somador; - Amplificador Diferencial; - Diferenciador; - Integrador; - Filtros Ativos, etc. 12

13 Realimentação Negativa 13

14 3.12 Circuito Geral 14

15 3.12 Circuito Geral 15

16 3.12 Circuito Geral 16

17 3.12 Circuito Geral 17

18 3.12 Circuito Geral 18

19 3.12 Circuito Geral 19

20 3.12 Circuito Geral 20

21 3.12 Circuito Geral 21

22 3.12 Circuito Geral Daí, obtém-se, a Equação Geral de Funcionamento do AO 22

23 3.13 Amplificador Inversor 23

24 3.13 Amplificador Inversor 24

25 3.14 Amplificador não inversor 25

26 3.14 Amplificador não inversor 26

27 3.15 Amplificador não inversor 27

28 3.15 Amplificador não inversor 28

29 3.16 Amplificador diferencial 29

30 3.16 Amplificador diferencial 30

31 3.17 Amplificador somador 31

32 3.18 Seguidor de Tensão (buffer) 32

33 3.18 Seguidor de Tensão (buffer) 33

34 3.19 Conversor Tensão Corrente 34

35 3.20 Conversor Corrente/Tensão 35

36 3.21 Integrador 36

37 3.22 Amp Op real Impedância de entrada e impedância de saída Ganho finito e tensões de saturação Erros de polarização: tensão e desvio (offset) e correntes de polarização Taxa de inflexão Resposta em frequência Produto ganho largura de banda Distorção harmônica Ruído 37

38 3.11 Amp Op

39 3.23 Pinagem CI típico 39

40 3.24 Código de Fabricantes 40

41 3.25 Ajuste de Offset 41

42 3.26 Saturação 42

43 3.27 Tipos de Encapsulamento 43

44 Ganho x Largura de Banda AmpOp real o ganho diminui com o aumento da frequencia do sinal; A vd : ganho DC de tensão diferencial Ganho unitário: f 1 f c : frequencia de corte 0,707 A vd B 1 : largura de banda de ganho unitário; f 1 = A vd f c

45 Ganho x Largura de Banda f 1 = A vd f c Exemplo: Determine freqüência de corte se B 1 = 1 MHz e A vd =200 V/mV. f c = f 1 / A vd f c = 1*10 6 / 200*10 3 = 5 Hz

46 FIGURE op-amp specifications.

47 FIGURE op-amp specifications.

48 FIGURE Continued.

49 FIGURE Performance curves.

50 Problema 3 - Qual a tensão de saída V o?

51 Problema 4 - Qual é a faixa de ajustes de ganho de tensão no circuito a seguir?

52 Problema 5 Que tensão de entrada produz uma tensão de saida de 2 V no seguinte circuito?

53 Problema 6 Qual a faixa de tensão de saída supondo que a tensão de entrada possa variar de 0,1 V a 0,5 V?

54 Problema 7 Para o circuito a seguir, qual a tensão de saída se Vi = - 0,3 V? Problema 8 Que entrada deve ser aplicada para que Vo = 2,4V?

55 Problema 9 Que faixa de tensão de saída é obtida no circuito abaixo?

56 FIGURE 14-8 Summing amplifier.

57 Problema 9 Calcule a tensão de saída se R f = 330 kω.

58 Problema 14 Calcule a tensão de saída do circuito abaixo.

59 Problema 15 Calcule a tensão de saída V 2 e V 3 do circuito abaixo.

60 Problema 16 Calcule a tensão de saída V 0 no circuito abaixo.

61 Problema 17 Calcule a tensão de saída V 0 no circuito abaixo.

62 FIGURE 14-5 Constant-gain connection with multiple stages.

63 FIGURE 14-6 Circuit for Example 14.4 (using LM124).

64 FIGURE 14-7 Circuit for Example 14.5 (using LM 348).

65 FIGURE 14-8 Summing amplifier.

66 FIGURE 14-9 Circuit for Example 14.6.

67 FIGURE Circuit to subtract two signals. Obter expressão de Vo em função de V1 e V2

68 FIGURE Subtraction circuit. Obter expressão de V 0 em função de V 1 e V 2

69 FIGURE Circuit for Example 14.8.

70 FIGURE Instrumentation amplifier.

71 Lista de Exercícios 03 Continuação Para 09/04 Boylestad Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos 8ª. Edição Capitulo 14 Exercícios 14.1, 2, 3, 6, 7, 8

72 72

73 FIGURE Problem 1

74 FIGURE Problem 2

75 FIGURE Problem 3

76 FIGURE Problem 6

77 FIGURE Problem 7

78 FIGURE Problem 8