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Amplificador Operacional - fabiano/EE530/PDF/Aula 8A Amplificador... · PDF fileO amplificador operacional é um circuito eletrônico de grande versatilidade que tem larga aplicação

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    1

    EE530 Eletrnica Bsica IFabiano Fruett

    Aula 8A - Amplificador Operacional Ideal

    Caractersticas ideais

    Realimentao negativa

    Amplificador no inversor

    Amplificador inversor

    Somador, Retificador de preciso, Amplif. Logartmico, Amplif. de raiz quadrada

    2

    O amplificador operacional um circuito eletrnico

    de grande versatilidade que tem larga aplicao

    Simbologia bsica:

    ( )0outV A v v+ =

  • 2

    3

    Exemplo de Encapsulamento

    4

    Circuito equivalente simplificado do amplificador de tenso

  • 3

    5

    Amp Op com os terminais de alimentao

    6

    Circuito do amp op 741

    Fonte: Sedra/Smith Fig. 10.1

  • 4

    7

    Caractersticas ideais de um amp. op. de tenso:

    Ganho diferencial infinito Impedncia de entrada infinita Impedncia de sada muito baixa Velocidade infinita Excurso do sinal de sada de V+ at V-

    Offset nulo

    Funo de transferncia linear

    Mdulo e fase inalterados pela frequncia

    Razo de Rejeio em Modo Comum (CMRR) infinita

    B 8

    Funo de transferncia e Regies de operao

  • 5

    B 9

    Funo de transferncia com offset

    10

    Resposta em frequncia

    Os amplificadores so dispositivos diretamenteacoplados (d.a.), o que significa que umamplificador diretamente acoplado aquele queamplifica sinais cujas frequncias so baixas oumesmo zero. O amplificador ideal amplificarsinais de qualquer frequncia com o mesmoganho. Contudo, o amplificador real possui faixade passagem em frequncia limitada.

  • 6

    11

    Para que serve um amplificador ideal com ganho infinito

    V0

    V+

    Vd

    V-

    12

    Realimentao negativa

    Alm de possibilitar o controle do ganho, a realimentao beneficia outros aspectos, que sero vistos posteriormente.

    0 0

    01S

    X A

    X A B=

    +

    0

  • 7

    13

    Qual o valor do ganho realimentado?

    0

    01out

    vin

    V AA

    V A= =

    +

    Qual o valor de B?

    0

    1S

    X A

    X AB=

    +

    0( )out in outV A V V=

    C 14

    Seguidor de tenso (Buffer)

    Ganho unitrio

    Alta impedncia de entrada

    Baixa impedncia de sada

    Sedra Fig. 2.19

  • 8

    Curto Circuito Virtual

    15

    Considerando que o ganho em malha aberta infinito e que a sada do amplificador

    no est saturada podemos fazer a considerao do Curto Circuito Virtual, ou seja v+ = v- .

    out inV V=

    B 16

    Configuraes de amplificadores realimentados

    Inversor No inversor

  • 9

    B 17

    Anlise da configurao no-inversora

    usando o conceito do curto-circuito virtual

    Verificamos que:

    independente do ganho de malha aberta A

    positivo, o que significa que v0 est em fase com relao a vI A impedncia de entrada desta configurao idealmente infinita a

    impedncia de sada baixa

    vA

    vA

    Negociamos o alto ganho de malha aberta por um bem controlado ganho de malha fechada!

    18

    Casos extremos de realimentaoconsiderando A0 infinito

    0out

    vin

    VA A

    V= = 1outv

    in

    VA

    V= =

  • 10

    19

    Anlise da configurao no inversora

    supondo o ganho A finitoOBS: Aqui no podemos aplicar

    o conceito do curto-circuito virtual!

    20

    Modelo equivalente da configurao no inversora

  • 11

    21

    Anlise da configurao inversora usando o conceito do terra virtual

    Novamente, negociamos o alto ganho de malha aberta por um bem controlado ganho de malha fechada!

    +

    -

    B 22

    Anlise do efeito do ganho A finito

    2 1

    2 1

    /

    1 1 / )/O

    vI

    R RA

    R R A

    = =vv +( +

  • 12

    23

    Resistncia de entrada e de sada para o circuito na configurao inversora (supondo amp op ideal)

    B 24

    Exerccio: Calcule a resistncia de entrada da configurao inversora supondo amp. op. real (com

    A finito)?

    21 1I

    RR R

    A= +

    +

    Sedra/Smith Fig. 2.5

  • 13

    25

    Circuito Somador inversor

    +++= n

    n

    fffO R

    R

    R

    R

    R

    Rvvvv 2

    21

    1

    Sedra Fig. 2.15

    26

    Exemplo de aplicao:

    Conversor digital analgico

    [ ]33221100 222216 aaaaR f

    O +++=v

    Sedra: Problema P2.21

    MSBMost

    Significant Bit

    LSBLeast

    Significant Bit

  • 14

    27

    Circuito somador no inversor

    Foi visto anteriormente que a impedncia de entrada de umamplificador no inversor com entrada nica muito alta.No caso acima a situao outra pois:

    1 21 2

    1 2

    ( ) 1 Foa

    v v Rv R R

    R R R

    = + +

    Fonte: Savant, Roden e Carpenter

    1 1 2IR R R= + 2 2 1IR R R= +

    Como ficaria a expresso da impedncia de entrada para um circuito somador com n entradas?

    C 28

    Combinando entradas inversoras com no inversoras

    Exerccio: Aplicando o teorema da superposioencontre a expresso geral para a tenso vo

    Fonte: Savant, Roden e Carpenter

  • 15

    29

    Retificador de preciso

    30

    Amplificador Logartmico

    S

    inTout IR

    VVV

    1

    ln=

  • 16

    CH8 Operational Amplifier as A Black Box 31

    Amplificador de raiz quadrada

    TH

    oxn

    inout V

    RL

    WC

    VV =

    1

    2

    B 32

    Sugesto de estudo

    Razavi, cap. 8 at seo 8.3.3, exceto 8.2.3

    Sedra/Smith, cap. 2

    Problemas seo 2.2 at 2.3

    Sedra/Smith realimentao cap. 8 seo 8.1 Exerccio 8.1, Problemas seo 8.1

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