Amplificadores Operacionais Aula 3...Operação na região de ruptura reversa, diodo zener, Projeto de um regulador Zener, exercícios (exemplo 3.8) Sedra, Cap. 3 p. 104-106 9ª 15/03

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Prof. SeabraPSI/EPUSP 44

Amplificadores OperacionaisAula 3

Prof. SeabraPSI/EPUSP

Aula Matéria Cap./página1ª 16/02 Introdução, Revisão de circuitos com Amp. Op. O 1º Amp Op Comercial. Encapsulamento do Amp Op, O Amp Op ideal,Análise de circuitos com Amp Ops ideais. Exemplo 2.2 Listas de Circ. Elét.Cap. 2 - p. 38-46Apêndice B, p.810-142ª 19/02 Somador, Configuração não inversora, seguidor, amplificador de diferenças. Exercício 2.15 Sedra, Cap. 2p. 46-533ª 23/02 Amplificador de instrumentação, Funcionamento dos Amp Ops Não-Ideais. Exemplo 2.3 e 2.4 Sedra, Cap. 2p. 53-594ª 26/02 Operação dos Amp Ops em grande excursão de sinal, imperfeições cc, circuitos integrador e diferenciador. Exemplo 2.6. Sedra, Cap. 2p. 59-735ª 01/03 Diodo ideal, características do diodo real, equação de corrente do diodo, exercícios. Sedra, Cap. 3 p. 89-96 6ª 04/03 Análise gráfica (reta de carga), modelos simplificados de diodos, exercícios Sedra, Cap. 3 p. 96-99 7ª 08/03 Modelo para pequenos sinais, modelos de circuitos equivalentes para pequenas variações (próximas do ponto quiescente), exercícios (exemplos 3.6 e 3.7) Sedra, Cap. 3 p. 100-103 8ª 11/03 Operação na região de ruptura reversa, diodo zener, Projeto de um regulador Zener, exercícios (exemplo 3.8) Sedra, Cap. 3 p. 104-106 9ª 15/03 Diagrama de blocos de uma fonte de alimentação c.c., circuito retificador de meia onda, circuito retificador de onda completa com enrolamento secundário com tomada central, exercícios: 3.22. Sedra, Cap. 3 p. 106-109 10ª 18/03 Aula de ExercíciosSemana Santa (21/03 a 25/03/2016)1a. Semana de provas (28/03 a 01/04/2016)Data: xx/xx/2016 (xxxx feira) – Horário: xx:xxh

Eletrônica I – PSI3321Programação para a Primeira Prova

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1

2


3ª Aula: Amplificadores OperacionaisCircuitos empregando Amp Ops reais

Ao final desta aula você deverá estar apto a:

- Determinar as impedâncias (resistências) de entrada e de saída de ciruitos empregando AOs

- Entender os ganhos de modo diferencial e modo comum de um circuito

- Explicar as vantagens do Amplificador de Diferenças (e seus problemas)

- Explicar o principio de funcionamento do Amplificador de Instrumentação e suas vantagens


Um Amplificador de Diferenças Simples

2

3



2 4 2

1 4 3 1

1 R R RR R R R

+ = +

4 2

4 3 21

1

1

R RR R RR

R

=+

+

4 2

3 1

R RR R

=

22

1

1ORR +

= +

v v

21 1

1O I

RR

= −

v vsuperposição!!!

2 4 22 1 2 1

1 4 3 1

1O IO O IR R Rv v v vR R R R

= + = + + − +

v

Para fazer uma diferença com ponderação 1:

Podemos simplesmente fazer:

4 2

4 3 2 1

R RR R R R

=+ +

2 42

1 4 3

1 IR R vR R R

= + +

ideal



4 2

3 1

R ReR R

=

2 4 22 1

1 4 3 1

1O I IR R Rv vR R R R

= + + − +

v

2 22 1

1 1IO I

R Rv vR R

= − v

2

1IO d

Rv vR

=

4 2

3 1

R RR R

= fazemos 3 1

4 2

R RR R

==

ideal

2

1

c

I

Od

d

v RAv R

= =

Na prática para que

22 1

1

( )I IORv v vR

= −

3

4


idvov

2 1idv v v v v+ −= − = −

2 1( )O d id dv A v A v v= = −

2v

1v

2 1 2 1( )Ov Av Av A v v= − = −

A

Se A não for o mesmo para as duas entradas:

2 2 1 1Ov A v Av= −

2 1 2 12 2 1 1 2 1 2 12 2

( )( ) ( )A A v vA v Av v v A A+ +− == − + −

Ad Acmvid vicm

O d id cm icmv A v A v= +

Amplificadores OperacionaisA Expressão completa do Ganho em Aberto do Amplificador Operacional

Se Acm = 0 : 2 1( )O d idv AA v v v= = −

identidade


2 1Id I Iv v v= − 2 1

2I I

Icmv vv +=

Idvov

2Iv

1Iv A c cO d Id cm Icmv A v A v= +

20. . log ddo A Ooudo Circu o

ci

c

t cm

ACMRR

A=

CIRCUITO

Circuitos com Amplificadores OperacionaisA Expressão completa do Ganho em Aberto do CIRCUITO

identidade

4

5


Um Amplificador de Diferenças SimplesAnálise do Ganho de Modo Comum do Circuito

41

4 3 1

1Icm Icm

Ri v vR R R

= − +

42 2

4 3o Icm

Rv v i RR R

= −+

34 2

4 3 1 3 4o Icm Icm

RR Rv v vR R R R R

= −+ +

34 2

4 3 1 4

1o IcmRR Rv v

R R R R

= − +

Um único sinal de modo comum aplicado à entrada (v1=v2≠0) c

O d id cm Icmv A v A v= +c.c. virtual!

como i2 = i1:

ideal

3

4 3 1

1Icm

RvR R R

=+


34 2

4 3 1 4

1o IcmRR Rv v

R R R R

= − +

34 2

4 3 1 4

1ocm

Icm

c v RR RAv R R R R

≡ = − +

se temos4 2

3 1

R RR R

= 0cmcA =


se temos4 2

3 1

R RR R

≠ 0cmcA ≠

Um único sinal de modo comum aplicado à entrada (v1=v2≠0)

c.c. virtual!

Ad ideal

5

6


34 2

4 3 1 4

1ocm

Icm

c v RR RAv R R R R

≡ = − +

4 2

3 1

R RR R

=


Exemplo (sinais CC ):

escolhemos 4 2

1 3

100 51 5

k %k %

R RR R

= = Ω ±= = Ω ±

Supondo pior caso: 4 2

1 3

105 951050 950

k kR e RR e R

= Ω = Ω= Ω = Ω

34 2

4 3 1 4

81 0 1,ccm

RR RAR R R R

= − = +

1 5Id Icmv mV e v V= =

O d Id cm Icmv A v A v= +

100 1 0 18 5,Ov mV V= × + ×

21 3 2 4

1

Od

Id

c v RA se R R e R Rv R

= = = =

2

1

100dc RA

R≈ =

100 0 9, !!!mV V= +

ideal


4 23 1 4 2

3 1

R R R R e R RR R

= → = =

1 10Id i iv R i R i= + +

12idR R=

Um Amplificador de Diferenças SimplesAnálise da Resistência Diferencial de Entrada do Circuito

Idid

i

vRi

=

6

7


Quadripolos


Representação por Parâmetros Híbridos Invertidos (Parâmetros G)

7

8


0OR =

Um Amplificador de Diferenças SimplesAnálise da Resistência de Saída do Circuito

0" "

OO

O v vi Id

VRI = =

=• Curto a entrada• Injeto uma corrente na saída• Determino a tensão de saída

resultante

+–

d idA vidv0→

1 0i ≈

3 0i ≈

2 0i ≈

Oi2 0i ≈

Oi0vId =



34 2

4 3 1 4

1ocm

Icm

c v RR RAv R R R R

≡ = − +

8

9


Um Amplificador de Diferenças SimplesCaracterísticas Gerais

• Resolveremos estes problemas a seguir, através do Amplificador de Instrumentação

24 2 3 1

1O Id

Rv v se R R e R RR

= = =

• O Amplificador de Diferenças simples possui duas deficiências:

• Baixa impedância de entrada para altos ganhos (Rid = 2R1)

• Não é fácil variar o ganho diferencial, pois precisamos variar as resistências aos pares (p.ex. R2 e R4)

• Difícil manter CMRR baixo


Um Circuito Melhor: O Amplificador de Instrumentação

elevada impedância de entrada

amplificador de diferenças

amp. não inversor

amp. não inversor

1º estágio: impedância e ganho!!!

9

10


Um Circuito Melhor: O Amplificador de Instrumentação

4

3

,O Id

Rv vR

=

4 2 22 1

3 1 1

1 1O I IR R Rv v vR R R

= + − +

4 2

3 1

1O IdR Rv vR R

= +

Ad

Resolvemos alguns problemas, criamos outros...• vIcm é amplificado no 1º estágio• amplificadores do 1º estágio tem que ser perfeitamente casados• ganho ainda é difícil de variar

,Idv


Um Circuito Melhor: O Amplificador de InstrumentaçãoUma mudança sutil e de amplas implicações

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curto-circuito virtual

curto-circuito virtual



Observe que:• Não depende do casamento dos resistores R2

• vIcms resultam em corrente nula através de 2R1 :− vIcm passa ao 2º estágio sem amplificar, vId passa amplificando

• Ganho pode ser variado apenas modificando o resistor 2R2

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O Amp Op não idealOperações com Grandes Sinais: A saturação

+15V

–15V

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Amplificadores Operacionais(μA 709)

idvov

3

+

–1

2

+V1

–V2

+V

−V

Não é possível exibir esta imagem no momento.

1 2( )2

V Vref + − −=


Amplificadores Operacionais(μA 709)

3

+

–1

2

+V1

–V2

1 2( )2

V Vref + − −=

+V1

–V2

1 2se V V=

1 2( ) 02

V Vref + − −→ = =

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Documents

Amplificadores Operacionais Aula 3...Operação na região de ruptura reversa, diodo zener, Projeto de um regulador Zener, exercícios (exemplo 3.8) Sedra, Cap. 3 p. 104-106 9ª 15/03