CIRCUITOS LINEARES COM AMP OP

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1 IFBA CIRCUITOS LINEARES COM AMP OP CELET Coordenação do Curso Técnico em Eletrônica Professor: Edvaldo Moraes Ruas, EE Vitória da Conquista NÃO-INVERSOR Amplificador CA Ganho de tensão de malha fechada; A CL = R R 2 Largura de Banda; f 2(CL) = f unity A CL 1

2 NÃO-INVERSOR Amplificador CA Para apenas sinal CA; Capacitor de desvio; Minimiza a tensão de compensação; Por quê? Quando a frequência for 0 aberto aumenta B; B = R 2 R 1 + R 2 B = = 1 V oo(cl) = V oo(ol) R+ 1+A Capacitores de acoplamento filtro CC; NÃO-INVERSOR Amplificador ca Frequências críticas. f = 1 2πRC Capacitor de entrada; R = R G +R 3 e C = C in Capacitor de saída; R = R L e C = C out Capacitor de desvio. R = R 2 e C = C BY 2

3 NÃO-INVERSOR Operações com Alimentação Simples V EE está aterrada; Máxima oscilação de saída; Polarização de entrada na metade da alimentação; Divisor de Tensão; Saída máxima de pico a pico não ceifada é de aproximadamente 12 a 13 V. AMPLIFICADORES DE TENSÃO NÃO-INVERSOR Amplificador de Áudio Possibilita um ganho de tensão adicional; C 2 para obter o ganho máximo; R 5 e C 4 filtro entre estágios; Abrange frequências de 20 Hz a 20 khz; Ganho de tensão grande. 3

4 NÃO-INVERSOR Ganho de Tensão com JFET Chaveado Tensão de controle igual a V GS(off) JFET aberto; A CL = R R 2 Tensão de controle igual a 0 JFET fechado, R 3 em paralelo com R 2 ; A CL = R R 2 R 3 R 3 muito maior do que r ds(on) ; Várias chaves JFET para proporcionar uma seleção de ganhos. INVERSOR É uma combinação de fonte de tensão e um conversor corrente-tensão Análise Simplificada Terra virtual toda tensão aparece sobre R S ; i in = v in R S v out =i in R F v out = R F v in R S v out =v in R F R S A CL = R F R S 4

5 Análise Simplificada INVERSOR Processo para análise de um circuito qualquer na forma da figura. 1. Imagine um terra virtual na entrada inversora; 2. Imagine toda a tensão de entrada sobre R S ; 3. Use a lei de Ohm para determinar a corrente; 4. Imagine toda a corrente de entrada passando através do resistor de realimentação; 5. Perceba que a tensão de saída está sobre R F ; 6. Use a lei de Ohm para calcular a tensão de saída em cima de R F ; Impedância de entrada INVERSOR Devido ao terra virtual, a extremidade direita de R S aparece aterrada, portanto, z in(cl) =R S Sua popularidade se deve a: Poder determinar a impedância de entrada; o ganho de tensão; e a largura de banda. Impedância de saída (redesenhando) Valor da fração de realimentação: B = R S R F +R S z out(cl) =_z out 1+AB 5

6 INVERSOR Produto Ganho-Largura de Banda de Malha Fechada A largura de Banda de malha fechada é dada por: f 2(CL) = (1 + AB)f 2 Para AB >> 1: f 2(CL) = ABf 2 Como Af 2(CL) = f unity, a equação pode ser reescrita como: f 2(CL) = Bf unity O produto ganho-largura de banda A CL f 2(CL) = A CL Bf unity B = R S R F + R S Como A CL = R F / R S, então: A CL f 2(CL) = R F f unity A CL f 2(CL) = A CL f unity R F + R S A CL + 1 Para A CL >> 1 o produto ganho-largura de banda é uma constante: A CL f 2(CL) = f unity INVERSOR Compensação Ocasionada pela Corrente de Polarização de Entrada Para o circuito a : v 2 =I B2 (R S R F ) O resistor cancela a maior parte da corrente de compensação indesejada, e não tem efeito no ganho de tensão, visto que, não há tensão ca sobre ele: v 1 -v 2 = I B1 (R S R F ) - I B2 (R S R F ) v 1 -v 2 = I in(off) (R S R F ) 6

7 CIRCUITOS INVERSORES COM AMP OP Inversor Chaveável Amp Op que pode funcionar como inversor e não-inversor Chave na posição inferior: Entrada não inversora está aterrada e o ganho igual a 1; Chave na posição superior: Entrada inversora está na faixa de microvolts da entrada não-inversora, há uma corrente de aproximadamente zero através da resistência em série; Resistor série pode ser desconectado; O circuito funciona como um seguidor de tensão; Ganho igual a 1. CIRCUITOS INVERSORES COM AMP OP Inversor Chaveável Controlado por JFET Este circuito é o circuito anterior modificado, sendo que seu funcionamento é igual. 7

8 2 o Parte CIRCUITOS INVERSORES COM AMP OP Largura de Banda Ajustável Alterar a largura de banda de malha fechada; Sem alterar o ganho de tensão de malha fechada. B = R S R R S R + R F f 2(CL) = Bf unity v out = R F R v in R S R R S + R v out = R F v in R S CIRCUITOS INVERSORES COM AMP OP Operação com Fonte de Alimentação Simples Pode ser usado apenas com sinal ca; V EE é aterrada; Capacitor de acoplamento; Seguidor de tensão. Frequência crítica f in = 1 2πR S C in Capacitor de desvio reduz a ondulação da fonte V CC ; Para ser eficiente, a frequência de corte deve ser menor do que a frequência de ondulação; f in = 1 πrc BY 8

9 CIRCUITOS INVERSORES COM AMP OP Ganho Inversor Ajustável Resistor ajustável = 0; Ganho = R F /R S v out = R F v in R S Resistor ajustável = R F ; Ganho = 0 a R F / R S CIRCUITOS INVERSORES COM AMP OP Inversor /Não-Inversor Ajustável Resistor ajustável = 0; Ganho = R F /R S v out = R F v in R S Resistor ajustável = R F ; Ganho = 0 a R F / R S B = nr / (n-1) = 1 nr / (n-1) + nr n 9

10 AMPLIFICADOR SOMADOR i 1 = v 1 i 2 = v 2 R 1 R 2 i = i 1 +i 2 v out = (i 1 + i 2 ) R 3 v out = R 3 v 1 + R 3 v 2 R 1 R 2 v out = v 1 + v 2 Misturador de sinal REFORÇADORES DE CORRENTE PARA AMPLIFICADORES DE TENSÃO Transistor bipolar como reforçador de corrente para amp op A desvantagem é sua corrente de carga ser unidirecional; i Reforçador de corrente classe B para um amp op 10

11 FONTES DE CORRENTE CONTROLADAS POR TENSÃO Carga Flutuante Carga pode ser: um resistor, um relé, ou um motor. i out = _v in _ R R L não aparece na equação, portanto, a corrente independe de R L. Carga Aterrada i out = _V CC -v in _ R Limite de corrente I out /β CC < I out(máx) Limite de tensão devido a saturação do transistor I out R L < V CC -v in FONTES DE CORRENTE CONTROLADAS POR TENSÃO No circuito anterior a corrente de carga diminui com v in Conversor Tensão-Corrente Aterrado Corrente e tensão no 1 o transistor i e = _v in _ V C = V CC -v in R tensão e corrente e no 2 o transistor V CC (V CC v in ) = v in i out = _v in _ R Como antes tem que satisfazer Limite de corrente I out /β CC < I out(máx) Limite de tensão devido a saturação do transistor I out R L < V CC -v in 11

12 AMPLIFICADORES DIFERENCIAL E DE INSTRUMENTAÇÃO Amplificador Diferencial Quando v 2 = 0, circuito funciona como amp. Inversor v out(1) = _R 1 _ v 1 R 2 Quando v 1 = 0, circuito funciona como amp. não-inversor A CL = R = R 1 + R 2 R 2 R 2 Tensão na entrada não-inversora devido o divisor de tensão v 2 = R 1 v 2 R 1 + R 2 Tensão na saída devido a entrada não-inversora v out(2) = A CL v 2 = R 1 v 2 R 2 AMPLIFICADORES DIFERENCIAL E DE INSTRUMENTAÇÃO Amplificador Diferencial Quando v 1 0 e v 2 0 v out = v out(1) -v out(2) v out = R 1 (v 1 v 2 ) = R 1 v in R 2 R 2 O resistor ajustável permite anular ou zerar os sinais de saída em modo comum Resistor de precisão Amplificador Instrumentação Amplificador diferencial otimizado; Impedância de entrada alta; Razão de rejeição em modo comum (CMRR) alta; Utilizado quando: Tensão diferencial pequena; Tensão em modo comum grande. 12