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1.1. AMPLIFICADOR DIFERENCIAL AMPLIFICADOR · PDF fileamplificadores operacionais 1.1. amplificador diferencial amplificador diferencial 2.2. amplificador operacional amplificador

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  • 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. ESTGIOS DO AMPESTGIOS DO AMP--OPOP6.6. CIRCUITOS LINEARESCIRCUITOS LINEARES7.7. CIRCUITOS NO LINEARESCIRCUITOS NO 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 sada,um sinal que representa a diferenaamplificada das suas duas entradas.

    Definio

    AVI1

    VI2

    VO1

    VO2input output

    23/09/2014 4

    AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL1

    O amplificador diferencial requeralimentao simtrica. Uma tenso de 0V o centro da faixade tenso do amplificador diferencial.

    +V

    Alimentao simtrica

    +VCC

    VCC

    AVI1

    VI2

    VO1

    VO2input output

    23/09/2014 5

    AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL1

    AVI1

    VI2

    VO1

    VO2VI = VI1 VI2 VVV

    Ganho de tenso

    Se VI1 = VI2 ento VO=0V

    VI1: Entrada no inversora (+)VI2: Entrada inversora ()

    VI VI1 VI2VO = VO1 VO2VO = AV VI 12

    12

    II

    OOV VV

    VVA

    I

    OV V

    VA

    23/09/2014 6

  • 23/09/2014

    2

    AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL1Amplificador emissor comum (BJT), com entrada diferencial.

    Resistncia de entrada infinita RIN= Resistncia de sada nula ROUT=0 Ganho de tenso infinito AV=

    Caractersticas

    Resposta de freqncia infinita Insensibilidade temperatura drift = 0 Um amplificador EC para cada entrada

    23/09/2014 7

    AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL1

    Resistncia de entrada infinita: No puxa corrente do circuito de entrada. Resistncia de sada nula:

    Caractersticas

    Resistncia de sada nula: No possui perdas devido a queda de tenso interna. Como consequncia, o ganho de corrente 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: Mantm IE constante

    Amplificador Diferencial com 2 Amplificadores EC

    RE

    E E

    RE: Carga ativa

    23/09/2014 11

    AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL1

    EEEC

    CCVV

    SC

    BEBE

    II

    IIIIIIeII

    VVVVV

    T

    BE

    0 :Suposio

    21

    21

    21

    21

    Q1 e Q2: par diferencial

    Amplificador Diferencial com 2 Amplificadores EC

    E

    CCEEEE

    E

    CCEECCBE

    E

    BECCEE

    EC

    EC

    RV

    IIII

    RV

    IIVV

    RVV

    II

    IIII

    2

    1

    21

    21

    21

    22

    111 2 p

    Q1 e Q2 so idnticos

    23/09/2014 12

  • 23/09/2014

    3

    AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL1

    REIE

    -VCC

    IE: Corrente de CaudaResistncia 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

    constanteconstante

    21

    CC

    C

    III 12 CC II

    23/09/2014 14

    AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL1

    O2Rc2C2C1B1I1

    O1Rc1C1B1I1

    2

    VVIIIVVVIIV

    :fixo V Mantendo

    Tenso

    O2I1

    O1I1

    VVVV

    23/09/2014 15

    AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL1

    A

    Inverso

    A

    23/09/2014 16

    AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL1

    O amplificador diferencial o estgio de entradade um amplificador operacional por causa desua impedncia de entrada quase infinita.

    Outra funo a eliminao do rudo devido sua caracterstica diferencial

    Amplificador diferencial

    sua caracterstica diferencial.

    VO1 VO2VI1 VI2

    +

    23/09/2014 17

    AMPLIFICADOR DIFERENCIALAMPLIFICADOR DIFERENCIAL1

    Ideal: Se VI1 = VI2 ento VO=0V Real: Se VI1 = VI2 ento VO0V

    VI1 VI2 =VBE1 VBE2

    Tenso de sada

    I1 I2 BE1 BE2

    VI(offset)=|VI1 VI2|

    VI(offset) funo 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

    1 gerao: 1945 Amp-Ops a vlvula 2 gerao: 1955 Amp-Ops a BJT

    Evoluo

    3 gerao: 1965 Amp-Ops monolticos BJT 4 gerao: 1975: Amp-Ops monolticos BIFET

    23/09/2014 20

    AMPLIFIC. OPERACIONALAMPLIFIC. OPERACIONAL2

    V+V

    VS+

    Smbolo

    VVOUT

    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_T

    O-5

    _met

    al_c

    an_p

    acka

    ge_c

    lose

    -up.

    jpg741 TO-5

    http

    ://up

    load

    .wik

    imed

    ia.o

    rg/w

    ikip

    edia

    /com

    mon

    s/9/

    92/7

    41_o

    p-am

    23/09/2014 23

    AMPLIFIC. OPERACIONALAMPLIFIC. OPERACIONAL2

    1. Ajuste de Off Set2. Entrada inversora3. Entrada no-inversora

    ( )

    Pinagem

    4. Alimentao negativa (-3V a -18V)5. Ajuste de Off Set6. Sada7. Alimentao positiva (3V a 18V)8. No 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)Potencimetro 10k

    23/09/2014 25

    AMPLIFIC. OPERACIONALAMPLIFIC. OPERACIONAL2741

    Encapsulamento Metlico 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. Saturao2. Ganho de Tenso em Malha Aberta3. Ganho de Tenso em Malha Fechada4. Ganho Diferencial5. Ganho em Modo Comum 8 Largura de Banda

    tens

    6. CMRR7. Tenso de Off-Set

    8. Largura de Banda9. Taxa de Renovao10.Distoro No-Linear11.Corrente de Curto-circuito12.Corrente de Cauda13.Corrente de Compensao14.Corrente CC de Entrada15.Impedncia de Entrada23/09/2014 29

    ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP3

    A mxima tenso de pico de sada |VOUT| encontra-se um pouco abaixo da tenso de alimentao |VCC|.

    Se a entrada tentar levar a sada a um nvel superiorao mximo, o amp-op satura.

    1 Saturao

    ao mximo, o amp op satura. Saturao positiva VOUT =VSAT+ Saturao negativa VOUT =VSAT-

    Sem off-set: |VSAT+| = |VSAT-|

    23/09/2014 30

  • 23/09/2014

    6

    ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP31 Saturao

    t

    Tenso de saturao positiva VOUTVIN +VCC

    t

    Tenso de saturao negativa

    -VCC

    23/09/2014 31

    ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP3

    AVO Open Mesh Sem realimentao negativa. A tenso de sada a diferena entre as tenses

    de entrada (+) e () multiplicada por AVO.

    2 Ganho de Tenso em Malha Aberta

    VOOUT AVVV

    ( ) ( ) p p VO AVO muito elevado e definido pelo fabricante. A topologia de malha aberta pouco usada

    porque provoca a saturao do amp-op devidoao alto AVO, a menos que a diferena entre asentradas seja muito baixa.

    23/09/2014 32

    ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP3

    AVO muito sensvel : Temperatura. Variaes aleatrias entre os chips.

    2 Ganho de Tenso em Malha Aberta

    p A tenso de sada em malha aberta mais

    dependente da temperatura e das variaes aleatriasentre os chips do que da tenso de entrada.

    VOOUT AVVV 23/09/2014 33

    ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP3

    AV Com realimentao negativa. A realimentao diminui o ganho. Como AVO muito elevado, o ganho de

    lh f h d A t t l t

    3 Ganho de Tenso em Malha Fechada

    malha fechada AV quase totalmentedeterminado pela realimentao.

    A realimentao negativa obtida pormeio do retorno de parte do sinal desada na entrada inversora.

    23/09/2014 34

    ASPECTOS DO AMPASPECTOS DO AMP--OPOP3

    Como AV quase totalmente determinadopela realimentao o efeito datemperatura e das variaes aleatrias

    3 Ganho de Tenso em Malha Fechada

    entre os chips so desprezveis. A tenso de sada proporcional tenso

    de 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

    RA2

    As interferncias e demais sinais indesejv