Introdução aos AOPs

1. Introdução aos Circuitos com Amplificador Operacional

Professor: Vlademir de Oliveira

Disciplina: Eletrônica II

Introdução aos AOPs

Conteúdo

Teoria Introdução: Classe de Amplificadores, Amplificador diferencial, Características 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 operacionaisPrática Medidas de características estáticas e dinâmicas Amplificador de instrumentação - calibração Projeto de filtros ativos Projeto de sistema embarcado

Introdução aos AOPs

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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Referências

Livro texto

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

Complementar

• MALVINO, Albert Paul. BATES, David. Eletrônica. Vol 2. 7. ed. São Paulo: AMGH,2015.

• 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 operação

360180 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 dc

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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 R2, mesmo com tensãozero 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 RE muito 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 Vd = Vi1-Vi2 , então o ganho diferencial obterá o dobro de amplitude na saída.

e

c

d

od

r

R

V

VA

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

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1.3. Amplificador Operacional

Esquemático Simplificado de um AOP

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1.3. Amplificador Operacional

Esquemático Simplificado de um AOP

Primeiro Estágio: Mede a

diferença das entradas

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1.3. Amplificador Operacional

Esquemático Simplificado de um AOP

Segundo Estágio: Estágio

de ganho com amplificador

EC em configuração

Darlington. O capacitor Cc

serve para compensação

em frequência.

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1.3. Amplificador Operacional

Esquemático Simplificado de um AOP

Terceiro Estágio: Esse

estágio fornece impedância

baixa de saída na

configuração Coletor-

comum em um amplificador

classe AB.