Eletrônica Analógica Amplificadores Operacionais
Inicialmente os Amplificadores operacionais foram desenvolvidos visando a implementação de operações matemáticas sobre os sinais: Multiplicação por constante (amplificação) Soma ou subtração Produto ou divisão Integração ou diferenciação Aplicação: Amplificadores em geral Circuitos comparadores de nível Osciladores Filtros Sensores Amostradores e etentores (sample & hold) Conversores (ADC e DAC) Outros... 2
Exemplo de Aplicação: Sistemas de Controle Circuito utilizando Amplificador Subtrator 3
Características Ganho elevado Entrada na forma diferencial (amplifica a diferença entre os sinais de duas entradas) Baixa impedância de saída e alta impedância de entrada Emprega realimentação para determinar a relação entre a entrada e a saída (ganho) 4
Característica de transferência de Tensão do Amplificador operacional Características Ideais dos Amplificadores Operacionais esistência de entrada i = esistência de saída 0 = 0 Ganho de tensão A = Largura de faixa BW = Tensão de saída 0 = 0 quando i = 0 Independente da temperatura 5
Tensões e correntes terminais Para uma análise dos amplificadores no modelo ideal, utilizaremos dois conceitos básicos:. As tensões do terminal positivo é igual á tensão do terminal negativo + = _ 2. As correntes de entrada dos terminais positivo e negativo são iguais a zero I + = I _ =0 6
Excursão máxima do sinal de saída (limitada a fonte de alimentação ) 7
Configurações Básicas com Amplificadores Operacionais:. BUFFE 2. COMPAADO 3. Amplificador INESO 4. Amplificador NÃO INESO 5. Amplificador SOMADO INESO 6. Amplificador SOMADO NÃO INESO 7. Amplificador SUBTATO 8. Amplificador de INSTUMENTAÇÃO 8
. BUFFE (CASADO DE IMPEDÂNCIA, ISOLADO) = 0 i 9
2. COMPAADO t m e 0
3 - AMPLIFICADO INESO + + = e I = I = 0 P / ponto v temos :, 2 i 0 i chegam = i sai i= i2 i = i = i i2 0 = = logo temos que : 2 i /. i 0 + sendo que = = = = 0
4 - AMPLIFICADO NÃO INESO + + = e I = I = 0 P / ponto v temos :, 2 i 0 i chegam = i sai i= i2 0 = i = i i2 0 = = 0 logo temos que : 2. + sendo que = = = i = + i 2
5 - AMPLIFICADO SOMADO INESO + + = e I = I = 0 P / ponto temos : i chegam = i sai i + i + i = i 3 n 0 i =, i =, in = ei= + sendo que = = = logo temos que : f f f 0 =. +. 2 +... +. n n n 0 f 0 3
6 - AMPLIFICADO SOMADO NÃO INESO + P / ponto temos : ichegam = i sai i + i +... + i = i i i i + + + n =, 2 =, n = n i + i +... + i = i = 0 n + + + 2 n + +... + = 0 para = =, temos : =... = + +... + = 0 + + + n + + 2 +... + = n n n n n 4
6 - AMPLIFICADO SOMADO NÃO INESO P / ponto temos : a = 0. ( por divisor detensão) 0 o a = = 0. a f f + a + sendo que =, temos que : a 0 f + a n 0. f + a ou pela i chegam = i sai i = i + +... + = ( + +... + ) f 2 n = +. n n a f 5
7 - AMPLIFICADO SUBTATO Análise por Superposição Efeito de i Efeito de i2 6
7 - AMPLIFICADO SUBTATO Efeito de i + P / ponto temos : + as correntesi = 0, i = 0 e i = 0 + log o, = 0 3 4 P / ponto temos : ichegam = i sai i = i vi v = 0 0 2 0 + sendo que =, temos que : vi 0 0 v = v =. vi 7
7 - AMPLIFICADO SUBTATO P / ponto temos : Efeito de i2 + 3 4. 02 + P / ponto temos : 4 +. i + Como =, então :. i =. 4 2 02 3 + 4 + 2 4 02 2 2 e utilizando = e =, teremos que : + = = =. i 2 4 3 8
7 - AMPLIFICADO SUBTATO Assim, a saída 0 = 0 + 02 = + 0 0 02 2 4 0 =. i e 02 =. i2 Lembrando que : = e = =. i i ( ) 2 0 2 2 4 3 9
8 - AMPLIFICADO DE INSTUMENTAÇÃO 2 2 20
8 - AMPLIFICADO DE INSTUMENTAÇÃO Analisando o ampop A Lembrando da análise do subtrator, temos : =. v v ( ) 4 0 2 3 3 : 2
8 - AMPLIFICADO DE INSTUMENTAÇÃO Para determinar ( v v ) dada pelaª equação : 2 2 Analisando o ampop A + =, então = Analisando o ampop A + =, então = 2 Assimtemos : i = 2 2 Como a tensão de v 2 : : ( ) 2 do ponto v até v, temos : v é a diferença detensão v2 v = i 2. + 2i. + i 2. = 2 i 2. + 2 i. 22
8 - AMPLIFICADO DE INSTUMENTAÇÃO v v= i. + 2 i. + i. = 2 i. + 2 i. 2 2 2 2 v2 v = 22 + 2 2 2 2 v2 v = ( 2 ) + ( 2 ) 2 v2 v = +. ( 2 ) Lembrando da equação do ampop A ( subtrator): =. v v, temos : ( ) 4 0 2 3 2.. ( 2 ) 4 0 = + 3 3 23
8 - AMPLIFICADO DE INSTUMENTAÇÃO 24
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Alimentação (cc) sempre simétrica. Não se utiliza como comparador com 0. 26