23/09/2014

1

AMPLIFICADORES OPERACIONAIS

1.1. AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL2.2. AMPLIFICADOR OPERACIONALAMPLIFICADOR OPERACIONAL3.3. ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP44 FUNCIONAMENTOFUNCIONAMENTO4.4. FUNCIONAMENTOFUNCIONAMENTO5.5. ESTÁGIOS DO AMPESTÁGIOS DO AMP--OPOP6.6. CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARES7.7. CIRCUITOS NÃO LINEARESCIRCUITOS NÃO LINEARES

23/09/2014 2

AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL1

AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL

23/09/2014 3

AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL1

• Circuito que apresenta, em sua saída,um sinal que representa a diferençaamplificada das suas duas entradas.

Definição

AVI1

VI2

VO1

VO2

input output

23/09/2014 4

AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL1

• O amplificador diferencial requeralimentação simétrica.

• Uma tensão de 0V é o centro da faixade tensão do amplificador diferencial.

+V

Alimentação simétrica

+VCC

–VCC

AVI1

VI2

VO1

VO2

input output

23/09/2014 5

AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL1

AVI1

VI2

VO1

VO2

VI = VI1 – VI2 VVV

Ganho de tensão

Se VI1 = VI2 então VO=0V

VI1: Entrada não inversora (+)

VI2: Entrada inversora (–)

VI VI1 VI2

VO = VO1 – VO2

VO = AV VI 12

12

II

OOV VV

VVA

I

OV V

VA

23/09/2014 6

23/09/2014

2

AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL1

Amplificador emissor comum (BJT), com entrada diferencial.

• Resistência de entrada infinita RIN=• Resistência de saída nula ROUT=0

• Ganho de tensão infinito AV=

Características

• Resposta de freqüência infinita

• Insensibilidade à temperatura drift = 0

• Um amplificador EC para cada entrada

23/09/2014 7

AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL1

• Resistência de entrada infinita:

• Não puxa corrente do circuito de entrada.

• Resistência de saída nula:

Características

• Resistência de saída nula:

• Não possui perdas devido a queda de tensão interna.

• Como consequência, o ganho de corrente é infinito.

23/09/2014 8

AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL1

RC1

VCC

IC1

Amplificador EC

VO1

VI1

RE

Q1

IE

-VCC23/09/2014 9

AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL1

RC1 RC2

VCC

IC2IC1

Amplificador Diferencial com 2 Amplificadores EC

VO1 VO2

VI1 VI2

RE

Q1 Q2

IE1 IE2

IE

-VCC23/09/2014 10

AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL1

• RE: Fonte de corrente

• RE: Mantém IE constante

Amplificador Diferencial com 2 Amplificadores EC

RE

E E

• RE: Carga ativa

23/09/2014 11

AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL1

EEEC

CCV

V

SC

BEBE

II

IIII

IIeII

VV

VVV

T

BE

0 :Suposição

21

21

21

21

• Q1 e Q2: par diferencial

Amplificador Diferencial com 2 Amplificadores EC

E

CCEEEE

E

CCEECCBE

E

BECCEE

EC

EC

R

VIIII

R

VIIVV

R

VVII

II

II

2

1

21

21

21

22

111 2 p

• Q1 e Q2 são idênticos

23/09/2014 12

23/09/2014

3

AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL1

REIE

-VCC

IE: Corrente de CaudaResistência de cauda

E

CCE R

VI

2

IE

23/09/2014 13

• -VCC: Constante

• RE: Constante

• IE: Fonte de corrente constante

AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL1

E

CCC R

VI

21 CC II

IC

constante

constante

21

CC

C

II

I12 CC II

23/09/2014 14

AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL1

O2Rc2C2C1B1I1

O1Rc1C1B1I1

2

VVIIIV

VVIIV

:fixo V Mantendo

Tensão

O2I1

O1I1

VV

VV

23/09/2014 15

AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL1

A

Inversão

A

23/09/2014 16

AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL1

• O amplificador diferencial é o estágio de entradade um amplificador operacional por causa desua impedância de entrada quase infinita.

• Outra função é a eliminação do ruído devido àsua característica diferencial

Amplificador diferencial

sua característica diferencial.

VO1 VO2VI1 VI2

– +

23/09/2014 17

AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL1

• Ideal: Se VI1 = VI2 então VO=0V

• Real: Se VI1 = VI2 então VO0V

• VI1 – VI2 =VBE1 – VBE2

Tensão de saída

I1 I2 BE1 BE2

• VI(offset)=|VI1 – VI2|

VI(offset) é função da temperatura (drift)

23/09/2014 18

23/09/2014

4

AMPLIFIC. OPERACIONALAMPLIFIC. OPERACIONAL2

AMPLIFICADOR OPERACIONALAMPLIFICADOR OPERACIONALAMPLIFICADOR OPERACIONALAMPLIFICADOR OPERACIONAL

23/09/2014 19

AMPLIFIC. OPERACIONALAMPLIFIC. OPERACIONAL2

• 1ª geração: 1945 Amp-Ops a válvula

• 2ª geração: 1955 Amp-Ops a BJT

Evolução

• 3ª geração: 1965 Amp-Ops monolíticos BJT

• 4ª geração: 1975: Amp-Ops monolíticos BIFET

23/09/2014 20

AMPLIFIC. OPERACIONALAMPLIFIC. OPERACIONAL2

V+V

VS+

Símbolo

V–

VOUT

VS–

23/09/2014 21

AMPLIFIC. OPERACIONALAMPLIFIC. OPERACIONAL2Exemplo: 741

• Fairchild A741

• National LM741

• Motorola MC741

• RCA CA741• RCA CA741

• Texas SN741

• Signetics SA741

• Siemens TBA221(741)

23/09/2014 22

AMPLIFIC. OPERACIONALAMPLIFIC. OPERACIONAL2

mp_

in_

TO

-5_m

etal

_can

_pa

ckag

e_cl

ose-

up.jp

g741 TO-5

http

://up

load

.wik

imed

ia.o

rg/w

ikip

edi

a/co

mm

ons/

9/92

/74

1_op

-am

23/09/2014 23

AMPLIFIC. OPERACIONALAMPLIFIC. OPERACIONAL2

1. Ajuste de Off Set

2. Entrada inversora

3. Entrada não-inversora

( )

Pinagem

4. Alimentação negativa (-3V a -18V)

5. Ajuste de Off Set

6. Saída

7. Alimentação positiva (3V a 18V)

8. Não usado

23/09/2014 24

23/09/2014

5

AMPLIFIC. OPERACIONALAMPLIFIC. OPERACIONAL2

(3) V+(6) VOUT

(7) VS+

Pinagem

(2) V–

(6) VOUT

(4) VS–

(1)(5)Potenciômetro 10k

23/09/2014 25

AMPLIFIC. OPERACIONALAMPLIFIC. OPERACIONAL2741

Encapsulamento Metálico DIP

23/09/2014 26

http://www.national.com/ds/LM/LM741.pdf

AMPLIFIC. OPERACIONALAMPLIFIC. OPERACIONAL2LM741

http://www.national.com/ds/LM/LM741.pdf

23/09/2014 27

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP3

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP OPOPASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP

23/09/2014 28

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP3

1. Saturação

2. Ganho de Tensão em Malha Aberta

3. Ganho de Tensão em Malha Fechada

4. Ganho Diferencial

5. Ganho em Modo Comum 8 Largura de Banda

Ítens

6. CMRR

7. Tensão de Off-Set

8. Largura de Banda

9. Taxa de Renovação

10.Distorção Não-Linear

11.Corrente de Curto-circuito

12.Corrente de Cauda

13.Corrente de Compensação

14.Corrente CC de Entrada

15.Impedância de Entrada23/09/2014 29

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP3

• A máxima tensão de pico de saída |VOUT| encontra-se um pouco abaixo da tensão de alimentação |VCC|.

• Se a entrada tentar levar a saída a um nível superiorao máximo, o amp-op satura.

1 – Saturação

ao máximo, o amp op satura.

– Saturação positiva VOUT =VSAT+

– Saturação negativa VOUT =VSAT-

• Sem off-set: |VSAT+| = |VSAT-|

23/09/2014 30

23/09/2014

6

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP31 – Saturação

t

Tensão de saturação positiva VOUT

VIN +VCC

t

Tensão de saturação negativa

-VCC

23/09/2014 31

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP3

• AVO

• Open Mesh

• Sem realimentação negativa.

• A tensão de saída é a diferença entre as tensõesde entrada (+) e (–) multiplicada por AVO.

2 – Ganho de Tensão em Malha Aberta

VOOUT AVVV

( ) ( ) p p VO

• AVO é muito elevado e definido pelo fabricante.

• A topologia de malha aberta é pouco usadaporque provoca a saturação do amp-op devidoao alto AVO, a menos que a diferença entre asentradas seja muito baixa.

23/09/2014 32

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP3

• AVO é muito sensível à:

– Temperatura.

– Variações aleatórias entre os chips.

2 – Ganho de Tensão em Malha Aberta

ç p

• A tensão de saída em malha aberta é maisdependente da temperatura e das variações aleatóriasentre os chips do que da tensão de entrada.

VOOUT AVVV 23/09/2014 33

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP3

• AV

• Com realimentação negativa.

• A realimentação diminui o ganho.

• Como AVO é muito elevado, o ganho delh f h d A é t t l t

3 – Ganho de Tensão em Malha Fechada

malha fechada AV é quase totalmentedeterminado pela realimentação.

• A realimentação negativa é obtida pormeio do retorno de parte do sinal desaída na entrada inversora.

23/09/2014 34

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP3

• Como AV é quase totalmente determinadopela realimentação o efeito datemperatura e das variações aleatórias

3 – Ganho de Tensão em Malha Fechada

entre os chips são desprezíveis.

• A tensão de saída é proporcional à tensãode entrada.

23/09/2014 35

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP3

OUTVD VV

VA

4 – Ganho Diferencial

e

CVD r

RA

VV

'2

23/09/2014 36

23/09/2014

7

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP3

• ACM

• Modo Comum (Common Mode)

• O sinal alimenta as duas entradas igualmente.

5 – Ganho em Modo Comum

E

CCM R

RA

2

• As interferências e demais sinais indesejáveis estimulam ocircuito em modo comum.

• Quanto menor for, ACM mais imunidade terá o sinal de saída.

23/09/2014 37

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP3

• Idealmente, ACM=0, as duas entradas são amplificadasigualmente a diferença entre elas não é amplificada

5 – Ganho em Modo Comum

igualmente, a diferença entre elas não é amplificada.

• O Amp-Op ideal é imune a ruídos.

E

CCM R

RA

2

23/09/2014 38

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP3

• CMRR – Common-Mode Rejection Ratio

• Os níveis absolutos de tensão entre entrada e saídanão devem interferir na tensão de saída, apenas adiferença entre os níveis nas duas entradas.

6 – Taxa de Rejeição em Modo Comum

• Devido a imperfeições no amplificador diferencial quecompõe o estágio de entrada do Amp-Op, os níveisabsolutos de tensão na entrada interferem na saída.

• Quanto maior o CMRR, melhor é o Amp-Op

23/09/2014 39

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP3

• Relaciona o Ganho Diferencial com oGanho em Modo Comum.

• O ganho diferencial deve ser alto, oganho em modo comum deve ser baixo.

6 – Taxa de Rejeição em Modo Comum

A CR

CM

VD

A

ACMRR

e

E

E

C

e

C

MC

VD

r

R

RRr

A

ACMRR

'2

'2

CMRRCMRR log20'

:dB em CMRR

23/09/2014 40

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP36 – Taxa de Rejeição em Modo Comum

• Para aumentar CMRR, deve-se aumentar RE.

• Sugestão: Trocar RE por uma fonte de corrente de valor IT.

• Fonte de corrente possui impedância infinita.

• Obtenção da fonte de corrente: Espelho de corrente.

RE IE

23/09/2014 41

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP3

VOOUT AVVV

• Voffset: Tensão entre V+ e V– tal que VOUT = 0.

• Voffset pode não ser nulo devido a imperfeições noamplificador diferencial que compõe o estágio de

7 – Tensão de Off Set

entrada do amp-op.

• Problemas gerados por Voffset :

– Devido ao elevado AVO, a saída em malha abertasempre está saturada, ainda que as duasentradas estejam em curto-circuito.

– Em malha fechada, se o sinal de entrada formuito baixo, Voffset pode provocar um grande erro.

23/09/2014 42

23/09/2014

8

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP3

• A largura de banda finita limita a aplicação doamp-op em altas freqüências por causa do efeitoda transformação da realimentação negativa empositiva por meio da mudança de fase.

8 – Largura de Banda

p p ç

• Há defasagem entre VIN e VOUT.

• A defasagem pode provocar oscilação.

• A defasagem altera o nível de realimentação.

23/09/2014 43

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP38 – Largura de Banda

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/f/f6/Bandwidth.svg/542px-Bandwidth.svg.png

23/09/2014 44

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP39 – Taxa de Renovação

• Slew Rate (SR)

• Define a rapidez do amp-op.

• Quanto maior o SR, maior a máximafrequência de operação em aplicações digitais.

• Máximo dVOUT/dt [V/s].á o d OUT/dt [ /s]

• Causa do SR limitado: Capacitâncias internas.

Desejado

Obtido

t23/09/2014 45

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP3

Modelo SR [V/s]

741 0,5

LF 351 13

9 – Taxa de Renovação

LF 351 13

LM 318 70

23/09/2014 46

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP310 – Distorção não-linear

• Uma variação linear na diferença entre as tensõesde entrada levam a uma variação não linear natensão de saída.

• A amplificação diferencial não é linearA amplificação diferencial não é linear.

• Se o sinal for senoidal, a senóide de saída édeformada (distorção).

• Causa: Características não lineares dos transistores.

23/09/2014 47

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP310 – Distorção não-linear

• A realimentação negativa tem, apenas, resistores, quesão mais lineares do que os semicondutores.

• Quanto maior for o nível de realimentação negativa,maior é o efeito resistor e menor o efeito semicondutor.

• Quanto maior for o nível de realimentação negativa,menor é a distorção.

23/09/2014 48

23/09/2014

9

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP311 – Corrente de Curto-Circuito

• A corrente de saída não pode superarum determinado valor, sob risco deprovocar estragos no amp-op.

• A maioria dos modelos possuiproteção contra curto-circuito.

• 741: 25mA

23/09/2014 49

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP312 – IT – Tail Current – Corrente de Cauda

VO1 VO2VI1 VI2

– +

VO1 VO2VI1 VI2

– +

E

BEEET

ET

E

BEEEE

ECCB

R

VVI

II

R

VVI

RR

2

2

2%1

CC Análise

RE2RE 2RE

23/09/2014 50

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP313 – ICOMP –Corrente de Compensação

• Compensation Current

• Retrata o quão simétrico é o amplificador diferencial.

• É um parâmetro CC.

• Idealmente, ICOMP = 0A.

21 BBCOMP III IB2IB1

23/09/2014 51

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP314 – IIN – Corrente CC de Entrada

• Input DC Current

• É a média aritmética entre as duas correntes de entrada.

221 BB

IN

III

IB2IB1

23/09/2014 52

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP315 – Impedância de Entrada

rZ '2 eIN rZ 2

23/09/2014 53

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP3

• AVO = • ACM = 0

• ZIN(+) = • ZIN(–) =

Z 0

Ideal

• ZOUT = 0 • IIN(+) = 0 A

• IIN(–) = 0 A

• Voffset = 0 V

• CMRR nulo

• Nível de ruído = 0

• Largura de banda = 23/09/2014 54

23/09/2014

10

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP3

• AVO não é infinito, mas limitado por VS+ e VS–.

• AVO típico se localiza entre 100k e 1M.

Real

• ACM não é nulo, mas possui um valor baixo.

• A largura de banda não é infinita, é de alguns MHz.

23/09/2014 55

ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP3

• AVO < • ACM > 0

• ZIN(+) < • ZIN(–) < • Z > 0

Real

• ZOUT > 0 • IIN(+) > 0 A

• IIN(–) > 0 A

• CMRR não nulo

• Largura de banda <

23/09/2014 56

FUNCIONAMENTOFUNCIONAMENTO4

FUNCIONAMENTOFUNCIONAMENTOFUNCIONAMENTOFUNCIONAMENTO

23/09/2014 57

FUNCIONAMENTOFUNCIONAMENTO4

7/70

/Lon

g-ta

iled-

pair.

gif

Conceito

http

://up

load

.wik

imed

ia.o

rg/w

ikip

edi

a/en

/723/09/2014 58

FUNCIONAMENTOFUNCIONAMENTO4LM741

http://www.national.com/ds/LM/LM741.pdf

23/09/2014 59

FUNCIONAMENTOFUNCIONAMENTO4LM741

23/09/2014 60

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e0/OpAmpTransistorLevel_Colored_Labeled.svg

23/09/2014

11

FUNCIONAMENTOFUNCIONAMENTO4Espelho de Corrente

IC’IC

NPN

IC’IC

PNP

• Q1 = Q2

• VBE1 = VBE2

• Então: IC1 = IC223/09/2014 61

FUNCIONAMENTOFUNCIONAMENTO4Espelho de Corrente na Cauda

RT

T

BEEECCT R

VVVI

T

23/09/2014 62

ESTÁGIOS DO AMPESTÁGIOS DO AMP--OPOP5

ESTÁGIOS DO AMPESTÁGIOS DO AMP OPOPESTÁGIOS DO AMPESTÁGIOS DO AMP--OPOP

23/09/2014 63

ESTÁGIOS DO AMPESTÁGIOS DO AMP--OPOP5

1. Amplificador Diferencial

2. Amplificador de Tensão

Ítens

3. Amplificador de Saída

4. Espelhos de Corrente

23/09/2014 64

ESTÁGIOS DO AMPESTÁGIOS DO AMP--OPOP51 – Amplificador Diferencial

• Amplificação bom baixo ruído

• Alta impedância de entradaAlta impedância de entrada

• Saída diferencial

23/09/2014 65

ESTÁGIOS DO AMPESTÁGIOS DO AMP--OPOP51 – Amplificador Diferencial – Q1–7

23/09/2014 66

23/09/2014

12

ESTÁGIOS DO AMPESTÁGIOS DO AMP--OPOP51 – Amplificador Diferencial – Q1–7

• Q1–4: Estágio de entrada diferencial.

• Q5–7: Espelho de corrente.

Entrada DiferencialEspelho de Corrente

23/09/2014 67

• Pinos 1 e 3: Offset Null – Anulador de Offset.

• Usados para a colocação de resistores externos em paralelocom os dois resistores de 1 kΩ para o ajuste do balanceio doespelho de corrente Q5/Q6 e, desta forma, controlar a saída doamp-op quando um sinal nulo é aplicado entre as entradas.

ESTÁGIOS DO AMPESTÁGIOS DO AMP--OPOP52 – Amplificador de Tensão

• Elevado ganho de tensão

• Saída única

23/09/2014 68

ESTÁGIOS DO AMPESTÁGIOS DO AMP--OPOP53 – Amplificador de Saída

• Elevada capacidade de corrente

• Baixa impedância de saídaBaixa impedância de saída

• Proteção contra curto-circuito

23/09/2014 69

ESTÁGIOS DO AMPESTÁGIOS DO AMP--OPOP54 – Espelhos de Corrente

• Geralmente são 3 espelhos (2 PNP e 1 NPN).

• Produz cópias de uma corrente para outros ramos.

• Age como fonte de corrente.

IC’IC

NPN

IC’IC

PNP

23/09/2014 70

ESTÁGIOS DO AMPESTÁGIOS DO AMP--OPOP5LM741

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e0/OpAmpTransistorLevel_Colored_Labeled.svg

23/09/2014 71

6 CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARES

CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARES

23/09/2014 72

23/09/2014

13

6 CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARESRealimentação Negativa

1. Amplificador Inversor

2. Amplificador Não Inversor

3. Amplificador Somador Inversor

4. Amplificador Somador Não Inverosor

Aplicações

4. Amplificador Somador Não Inverosor

5. Amplificador Subtrator Inversor

6. Amplificador para Instrumentação

7. Seguidor de Tensão

8. Amplificador Derivador

9. Amplificador Integrador

10.Gerador de Indutância

11.Gerador de Resistência Negativa23/09/2014 73

6 CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARESRealimentação Negativa

AVO

+

–

V

VDVIN VOUT

Divisor de tensãoOUT

V

VA

BVF

B: Fator de Realimentação Negativa

AVO: Ganho de tensão em malha aberta

AV: Ganho de tensão em malha fechada

23/09/2014 74OUT

F

D

OUTVO

FIND

INV

V

VB

V

VA

VVV

V

6 CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARES

VA

VA

VV

A

VV

VA

OUT

FVO

OUT

OUTV

FD

OUTV

BlackdeEquação

Realimentação Negativa

AVO

B

+

–

VF

VDVIN VOUT

Divisor de

tensão

BA

A

VBA

VA

VO

V

OUTVO

OUT

OUTV

11 VO

VOV AB

AA

1

Black de Equação

BAA VFVO

1

23/09/2014 75VO

VOV AB

AA

1

6 CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARES1 – Amplificador Inversor

Realimentação Negativa

Feed Back

IF RF

R1

VIIN IB

VOUT

VIN –

+

VA

23/09/2014 76

6 CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARES1 – Amplificador Inversor

1

V

VVV AINR

Realimentação Negativa

Feed Back

VOUT

IF RF

R1

VIN

IIN IB

–

+VA

AOUTRF

V

VVV

AII

I

III

FIN

B

BFIN

0

0

1

1

11

1

11

R

VVI

II

R

VVI

R

VI

AININ

RIN

AINR

RR

F

AOUTF

RFF

F

AOUTRF

F

RFRF

R

VVI

II

R

VVI

R

VI

IN

OUTV

FIN

OUT

F

OUTIN

V

VA

RR

VV

RR

VV

1

1

23/09/2014 77AR

VV

R

VV

F

AOUTAIN 01

6 CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARES1 – Amplificador Inversor

1R

RA F

V INVOUT VAV

INF

OUT VR

RV

1

ININ RZ

FRR

RB

1

1

1R

VI IN

IN INFOUT IRV

23/09/2014 78

23/09/2014

14

6 CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARES2 – Amplificador Não-Inversor

Realimentação Negativa

Feed Back

V

IF RF

R1I1 IB

–I VOUTVIN +IIN

VOOUTOUT

VOININ

ABRZ

ABRZ

1

1

BA

R

RA

V

FV

1

11

FRR

RB

1

1

INF

OUT VR

RV

1

123/09/2014 79

6 CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARESControle Externo de Off-Set

–

R1 RF

–

R1 RF

FE RRR //

oEqualizaçã

1

+

RE

Não Inversor+

RE

Inversor

23/09/2014 80

6 CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARES3 – Amplificador Somador Inversor

Amplificador inversor com várias entradas

R1

R

R1

VIN1

VIN2

I1

I2

–

+

RE

RF

RN

VOUT

VIN2

VINN

IN

23/09/2014 81

6 CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARES

IIII :LCK

3 – Amplificador Somador Inversor

FNE RRRRR ////////

oEqualizaçã

21

:InversorAmpl

N

NFOUT

NIN

R

V

R

V

R

VRV

IIII

2

2

1

1

21:LCK

1

1

:InversorAmpl.

R

VRV

R

VI

INFOUT

ININ

23/09/2014 82

6 CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARES3 – Amplificador Somador Inversor

NF

OUT

N

VVVR

RV

RRRR

21

21 :então Se

NN RZ

NOUT

fn

VVVV

RRRRR

21

21 :então Se

23/09/2014 83

6 CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARES4 – Amplificador Somador Não Inversor

Amplificador não inversor com várias entradas

R1

R1

VIN1

I1

I2

R RF

1

RN

VIN2

VINN

I2

IN

–

+VOUT

23/09/2014 84

23/09/2014

15

6 CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARES

RRRRR ã0S

4 – Amplificador Somador Não Inversor

INF

OUT VR

RV

1

:Inversor Não Ampl.

N

VVVV

RRRRR

NOUT

FN

21

21 :então 0 e Se

23/09/2014 85N

NNFOUT GGG

VGVGVG

R

RV

LCK

21

22111

6 CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARES5 – Amplificador Subtrator

• Amplificador inversor

• Minuendo: Entrada do amplificador

• Subtraendo: Entrada não inversora

–

+R2

R1 RF

RE

VIN1

VIN2

VOUT

23/09/2014 86

6 CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARES

11

12

12 R

RV

R

R

RR

RRVV fg

g

fOUT

5 – Amplificador Subtrator

21 RRZIN

21 :então e Se RRRR gf

121

121

; VVAVR

RA

VVR

RV

VOUTf

V

fOUT

1

:então Se

12

21

V

OUT

gf

A

VVV

RRRR

23/09/2014 87

6 CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARES6 – Amplificador para Instrumentação

• Ideal para medições de precisão.

• Dois amplificadores não inversores• Dois amplificadores não inversoresligados a um amplificador subtrator.

23/09/2014 88

6 CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARES6 – Amplificador para Instrumentação

23/09/2014 89

6 CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARES

INOUT VV

7 – Seguidor de tensão

VOUTVIN

–

+

0OUT

IN

Z

Z

1VA

Amplificador não inversor com

• R1=• RF=0

1B

23/09/2014 90

23/09/2014

16

6 CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARESAmplificador Integrador Diferenciador Genérico

Amplificador inversor com impedâncias

IF ZF

Z1IIN IB

1Z

ZA F

V

VOUT

VIN

IIN IB

–

+

23/09/2014 91

6 CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARES8 – Amplificador Derivador

IF RF

CIIN IB

VOUT

VIN

IIN IB

–

+

23/09/2014 92

6 CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARES

R

V

dt

dVC

Vdt

dVCI

II

OUTIN

INC

RFC

0

0:LCK

8 – Amplificador Derivador

dt

dVCRV

RdtR

VI

INFOUT

F

F

OUTRF

23/09/2014 93

6 CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARES9 – Amplificador Integrador

IF C

R1IIN IB

VOUT

VIN

IIN IB

–

+

23/09/2014 94

6 CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARES9 – Amplificador Integrador

R

V

dt

dVC

Vdt

dVCI

II

INOUT

OUTC

RFC

0

0:LCK

dtR

V

CV

RdtR

VI

F

INOUT

F

F

INRF

1

23/09/2014 95

6 CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARES10 – Gerador de Indutância

23/09/2014 96

23/09/2014

17

6 CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARES11 – Gerador de Resistência Negativa

2

13 R

RRRIN

23/09/2014 97

7 CIRCUITOS NÃOCIRCUITOS NÃO--LINEARESLINEARES

CIRCUITOS NÃO LINEARESCIRCUITOS NÃO LINEARESCIRCUITOS NÃO LINEARESCIRCUITOS NÃO LINEARES

23/09/2014 98

7 CIRCUITOS NÃOCIRCUITOS NÃO--LINEARESLINEARES1 – Amplificador Logarítmico

D

R1

VIN –

1

lnRI

VVV

S

INTOUT

VOUT

IN

+

23/09/2014 99

7 CIRCUITOS NÃOCIRCUITOS NÃO--LINEARESLINEARES2 – Amplificador Exponencial

D

RF

VIN –

T

IN

V

V

SOUT eIRV T

IN

V

V

SD

DFOUT

eII

IRV

VOUT

IN

+

23/09/2014 100

7 CIRCUITOS NÃOCIRCUITOS NÃO--LINEARESLINEARES

SOUTININ

SOUTININ

VVVV

VVVV

21

21

3 – Operação em Malha Aberta

VVIN1 –

VOUTVIN2 +

• Aplicação: Comparador

• O ganho de malha aberta AVO

é determinado pelo fabricantee não é controlável.

23/09/2014 101

7 CIRCUITOS NÃOCIRCUITOS NÃO--LINEARESLINEARES4 – Realimentação Positiva

A realimentação é enviada para a entrada não inversora

R1

RF

VOUT

VIN +

–

23/09/2014 102

23/09/2014

18

7 CIRCUITOS NÃOCIRCUITOS NÃO--LINEARESLINEARES

• Principal aplicação: Comparador de Histerese.

• Também chamado de disparador Schmitt (trigger).

• Quando a entrada assume valor superior a umdeterminado valor de disparo para cima, a saída assumevalor alto

4 – Realimentação Positiva

valor alto.

• Quando a entrada assume valor inferior a um determinadovalor de disparo para baixo, a saída assume valor baixo.

• O valor de disparo para cima é inferior ao de disparo parabaixo.

23/09/2014 103

7 CIRCUITOS NÃOCIRCUITOS NÃO--LINEARESLINEARES

• Quando a entrada está entre os dois valoresde disparo, a saída mantém o seu valor.

• A ação de disparo é chamada histerese.

4 – Realimentação Positiva

• O disparador Schmitt possui memória.

• Efeito: Promove a estabilidade (imunidade aruído) em sistemas discretos.

23/09/2014 104

7 CIRCUITOS NÃOCIRCUITOS NÃO--LINEARESLINEARESComparador de Histerese

IN

OUT

Disparador Schmitt

VOUTVIN23/09/2014 105

7 CIRCUITOS NÃOCIRCUITOS NÃO--LINEARESLINEARES

• Esta configuração também é empregadacomo oscilador, por provocar instabilidade.

4 – Realimentação Positiva

• Neste modo de operação, o AMP-OP nãotrabalha como amplificador.

23/09/2014 106

7 CIRCUITOS NÃOCIRCUITOS NÃO--LINEARESLINEARES

Simulador de Diodo Ideal5 – Retificador de Precisão

Load

23/09/2014 107

7 CIRCUITOS NÃOCIRCUITOS NÃO--LINEARESLINEARES6 – Detector de Pico

23/09/2014 108

23/09/2014

19

7 CIRCUITOS NÃOCIRCUITOS NÃO--LINEARESLINEARES6 – Detector de Pico

• Ao abrir a chave, VOUT cai para 0V.

• Ao fechar a chave, VOUT se mantém na máximatensão aplicada Vtensão aplicada VIN.

• O tempo de carga do capacitor deve ser muitoinferior à máxima frequência do sinal de entrada.

23/09/2014 109