Introdução aos AOPs

1. Introdução aos Circuitos com Amplificador Operacional

Professor: Vlademir de Oliveira

Disciplina: Eletrônica II

Introdução aos AOPs

ConteúdoTeoria

� Introdução: Amplificador diferencial, resposta em frequência e estudo de amplificadores

� Modelos de AOP� Análise de circuitos com AOPs� Características estáticas e dinâmicas� Condicionamento de sinal de sensores� Filtros ativos� Aplicações não lineares com amplificadores operacionais� Conversores de dados� Aquisição de dadosPrática

� Medidas de características estáticas e dinâmicas� Amplificador de instrumentação - calibração� Projeto de filtros ativos� Projeto de sistema embarcado

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Método de Avaliação

• A média geral MN será atribuída através do cálculo de uma média ponderada, conforme descrito abaixo:

• NT= nota dos trabalhos.NP = nota das provas.

• Média geral:

MN= NT x 0,2 + NP x 0,8

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ReferênciasLivro texto

• PERTENCE JÚNIOR, Antonio. Eletrônica analógica: amplificadores operacionais e filtros ativos: teoria, projetos, aplicações e laboratório. 6. ed. Porto Alegre: Bookman.

Complementar

• FRANCO, Sergio. Design with operational amplifiers and analog integrated circuits.3. ed. Boston: McGraw-Hill.

• SEDRA, Adel S.; SMITH, Kenneth C. Microeletrônica. 4. ed.

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1.1. Amplificadores de Potência

� Classe de AmplificadoresOs amplificadores são classificados através do ciclo de operação do sinalde saída em relação ao sinal de entrada.

Eficiência

Algumas Classes de amplificadores

Classe A AB B

Ciclo de

operação360° 180° a

360° 180°

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1.1. Amplificadores de Potência

� EficiênciaÉ a porcentagem de potência ac entregue a saída, com relação à potênciafornecida pela fonte.

( )% 100%

( )o

i

P ac

P dcη = ×

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1.1. Amplificadores de Potência

� Amplificadores classe AGarante a operação sem interrupção, porém tem pouca eficiência.

Eficiência

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1.1. Amplificadores de Potência

� Amplificadores classe AO circuito acoplado com transformador obtém maior eficiência, chegandoao valor máximo teórico de 50%.

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1.1. Amplificadores de Potência

� Amplificadores classe AO circuito acoplado com transformador obtém maior eficiência, chegandoao valor máximo teórico de 50%.

O transformador carrega comcorrente, permitindo que aamplitude possa alcançar o dobrode Vcc.

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1.1. Amplificadores de Potência

� Amplificadores classe AO circuito acoplado com transformador obtém maior eficiência, chegandoao valor máximo teórico de 50%.

A potência que não é transferida,é dissipada pelo transistor.

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1.1. Amplificadores de Potência

� Amplificadores classe AO circuito acoplado com transformador obtém maior eficiência, chegandoao valor máximo teórico de 50%.

Outra vantagem, é que ocasamento de impedânciapromove um aumento de ganho.

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1.1. Amplificadores de Potência

� Amplificadores classe B e ABNo circuito classe B, o transistor só opera por meio ciclo.

Isso causa o efeito conhecidocomo crossover.

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1.1. Amplificadores de Potência

� Amplificadores classe B e ABNo circuito classe B, o transistor só opera por meio ciclo.

Isso causa o efeito conhecidocomo crossover.

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1.1. Amplificadores de Potência

� Amplificadores classe B e ABNo circuito classe AB, os transistores devem operar por mais de meio ciclo.

Cada transistor é polarizado peloresitor R

2, mesmo com tensão

zero na entrada.

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1.1. Amplificadores de Potência

� Amplificadores classe B e ABNo circuito classe AB, os transistores devem operar por mais de meio ciclo.

A eficiência nos circuitos B e AB émelhor, pois os transistoresconduzem quase o tempo todopara carga .

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1.1. Amplificadores de Potência

� Amplificadores classe B e ABNo circuito classe AB, os transistores devem operar por mais de meio ciclo.

Os circuitos B e AB podem servistos como duas configuraçõescoletor-comum. Assim o ganhodo circuito é aproximadamenteunitário.

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1.1. Amplificadores de Potência

� Amplificadores classe B e ABNo circuito classe AB, os transistores devem operar por mais de meio ciclo.

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1.1. Amplificadores de Potência

� Amplificadores classe B e ABNo circuito classe AB, os transistores devem operar por mais de meio ciclo.

A eficiência no classe B éportanto

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1.2. Amplificador Diferencial

� DefiniçõesUm amplificador diferencial básico é um circuito eletrônico contendotransistores bipolares ou FETs, sendo muito utilizado no estágio de entradados amplificadores operacionais.

Diagrama de Blocos

Diagrama Esquemático

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1.2. Amplificador Diferencial

� DefiniçõesExistem três modos de operação para o amplificador diferencial:terminação simples, terminação dupla (ou diferencial) e modo comum.

Diagrama de Blocos

Diagrama Esquemático

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1.2. Amplificador Diferencial

� Modo de Operação: Terminação Simples

O circuito mostra um amplificador diferencial com um sinal aplicado à entrada 1, com a entrada 2 aterrada. Entre a entrada (vi1) e a saída de T1 (vo1), existe uma inversão do sinal na tensão de 180º.

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1.2. Amplificador Diferencial

� Modo de Operação: Terminação Simples

O sinal de entrada vi1

aparece no ponto comum entre os dois emissores, em fase, com metade da amplitude (aproximadamente), pois resulta na ação de seguidor de emissor do circuito.

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1.2. Amplificador Diferencial

� Modo de Operação: Terminação SimplesNa análise CA desse circuito considera-se a impedância de R

Emuito alta.

Geralmente, uma fonte de corrente ocupa o lugar de RE.

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1.2. Amplificador Diferencial

� Modo de Operação: Terminação Dupla/Diferencial

O modo diferencial é usado quando os dois sinais de entrada têm amplitudes iguais e polaridades opostas.

Pode-se analisar o que ocorre nas saídas pelo método da superposição, considerando inicialmente sinais aplicados em cada uma das entradas

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1.2. Amplificador Diferencial

� Ganho de tensão

Os dois ganhos têm a mesma equação, mas como V

d= V

i1-V

i2,

então o ganho diferencial obterá o dobro de amplitude na saída.

e

c

d

od r

R

V

VA

2==

e

c

i

ov r

R

V

VA

21

==

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1.2. Amplificador Diferencial

� Modo de Operação: Comum

Aplicando o mesmo sinal nos dois terminais de entrada, os sinais resultantes devido a cada entrada isolada teriam polaridades opostas em cada terminal de saída e a resultante seria 0V (caso ideal).

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1.2. Amplificador Diferencial

� Modo de Operação: Comum

Aplicando-se a análise CA, o ganho de tensão passa a ser uma atenuação, como abaixo:

E

c

i

oc R

R

V

VA

)1(2 +≅=

ββ