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EE530 Eletrônica Básica IProf. Fabiano Fruett
Amplificador Operacional III -Características REAIS
• Circuito interno do op amp
• Capacitor de compensação
• Resposta em frequência em malha aberta e fechada
• • Operacionais reais - Ganho de tensão em malha aberta
• - Tensão de offset de entrada • - Corrente de polarização de entrada • - Rejeição em modo comum
E 2
Amplificador operacional 741
Fonte: http://www.allaboutcircuits.com/vol_3/chpt_8/18.html
2
3
Diagrama de blocos de um amp op com compensação interna (polo dominante)
4
Resposta em frequência em malha aberta de um amp op com compensação interna
Sedra/Smith Fig. 2.26
ωb é a freqüência de corte
ωt é chamada de faixa de passagem de ganho unitário. Visto que ωt é o produto do ganho cc (A0) pela faixa de passagem de 3dB (ωb), que é conhecido também como produto ganho-faixa de passagem(GBP) ou Bandwidth (BW).
3
E 5
Como se comporta a resposta em frequência de um amplificador realimentado?
?
6
Análise para a configuração não inversora supondo o ganho A finito
2 1
2 1
1 /
1 (1 / )/o
i
v R R
v R R A
+=+ +
Eq. 2.11 SedraEq. 8.11 Razavi
4
7
Análise da resposta em frequência para a configuração não inversora
bs
AsA
ω/1)( 0
+=
2 1
2 1
1 /
1 (1 / )/o
i
v R R
v R R A
+=+ +2
1
2
1
1( )
( )1 1
o
i
t
RV s R
V s Rs
R
+=
+ + ω
13
1 2polo dB q t
R
R Rω = ω = ω = ω
+
Função de Transferência do Passa-BaixaConstante de Tempo Simples
Função de Transferência do Não InversorCom ganhoA finito
8
Sobreposição das curvas de A0 e AVnão-inversor
1
1 2
tq t
v
fRf f
R R A= =
+
5
9
Análise da resposta em frequência para a configuração inversora
ARRRR
VV
i
o
/)/1(1/
12
12
++−=
2
1
2
1
( )
( )1 1
o
i
t
R
V s R
V s Rs
R
−=
+ + ω
bs
AsA
ω/1)( 0
+=
1
1 2q t
R
R Rω = ω
+
10
Sobreposição das curvas de de A0 e AVinversor
1
1 2q t
Rf f
R R=
+
6
11
Comparação das respostas em frequência
Não inversor Inversor
12
Características do amp op real• Ganho de tensão em malha aberta limitado:
– A0 => 105 a 106
• Frequência de corte em malha aberta limitado:– fb => 1 a 100Hz (veremos adiante que esta é uma condição para
estabilidade)
• Impedância de entrada finita
• Impedância de saída diferente de zero
• Saturação da saída em valores menores que V+ e V-
• Offset
• Taxa máxima de variação da tensão de saída (Slew-Rate)
• Ganho em modo comum
• Deriva térmica
7
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Saturação do sinal de saída
Sedra/Smith Fig. 1.13Razavi Fig. 8.41
14
Acomodação da velocidade de saída com e sem (Slew-Rate)
Razavi Fig. 8.39
8
15
Taxa máxima de variação da tensão de saída (Slew-rate)
Sedra/Smith Fig. 2.30
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Rejeição de modo comum
Fonte: Savant Fig. 10.16 Sedra 3 ed. p. 90
2Icm
v vv + −+= Idv v v+ −= −
o id cm Icmv Av A v= +dBCMRR =20log
cm
A
A
9
17
Qual configuração é mais afetada pelo CMRR finito?
E 18
Modelamento do efeito do CMRR
Fonte: Sedra 3 ed.
10
19
Modelo modificado do op amp
Valores típicos para o amp op comercial 741 são:
Ri = 2MΩ
2Rcm = 400MΩ
Ro = 75 Ω
A = 105
Fonte: Savant Fig. 10.7Sedra 3 ed. p. 92
20
Modelo de circuito para o op amp com tensão de offset de entrada
11
21
Análise do efeito da tensão VOS
na saída
22
Técnicas para redução do offset
Amp op com terminais adicionais
12
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Quando o amp op não possuir estes
terminais, pode minimizar o offset fazendo
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Acoplamento capacitivo
A tensão cc de saída será igual a VOSao invés de VOS(1 + R2/R1), como seria o caso se não existisse o capacitor de acoplamento. Contudo o ganho de sinal do amplificador será zero em cc.
13
25
Correntes de polarização de entrada
Esta corrente é maior para amplificadores com transistores bipolares do que para amplificadores com transistores MOS.
corrente de polarização de entrada
221 BB
BII
I+=
corrente de offset de entrada
21 BBOS III −=
26
Qual a tensão cc de saída do amplificador em malha fechada
devido às correntes de polarização de entrada?
14
27
Reduzindo o efeito da corrente de polarização
de entrada pela introdução de um resistor R3
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Sugestão de estudo
• Sedra/Smith– Seções 2.7, 2.8 e 2.9 ; Exercícios 2.17 a 2.26 Problemas
correspondentes
• RazaviCap. 8
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