AULA 5- REALIMENTAÇÃO POSITIVA · 6 Set 16 Aula 5 - AmpOp realimentação positiva 4 Arquitetura que combina a capacidade do AmpOp de comparar um sinal de entrada com uma referência

05/09/2016

1

AULA 5- REALIMENTAÇÃO POSITIVA

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA

ELETRÔNICA 2– ET74BC

Prof.ª Elisabete Nakoneczny Moraes

Curitiba, 06 de setembro 2016.

Amp-Op com realimentação positiva:COMPARADOR REGENERATIVO

6 Set 16 2Aula 5 - AmpOp realimentação positiva

“as propriedade do Curto Circuito Virtual (CCV)

NÃO são válidas”

Nesta forma de operação, o AmpOp é denominado como comparador REGENERATIVO.

Significado:

COMPARADOR: propriedade do ganho → ∞

REGENERATIVO: a realimentação soma-se ao sinal de entrada

05/09/2016

2

INTRODUÇÃO


Conhecido nas aplicações como Schmitt Trigger (ST).

Neste modo de operação o componente caracteriza-se por apresentar dois níveis de disparo:

I) Disparo InferiorVDI = tensão de disparo inferior

ou VLT= low threshold voltage

II) Disparo SuperiorVDS = tensão de disparo superior

ouVHT= high threshold voltage

VDI VDS Vin

Vout

Símbolo ST

Laço de histerese

Histerese=atraso

CARACTERÍSTICAS


Arquitetura que combina a capacidade do AmpOp de comparar um sinal de entrada com uma referência e a realimentação positiva.

Usado para manter o sinal de saída após a tensão de entrada ter atingido um certo nível de tensão.

O seu funcionamento apresenta um retardo (atraso) em sua reação, que é denominada de histerese.

Um circuito possui a característica de histerese quando o mesmo apresenta um atraso na mudança do seu estado de saída (efeito), apesar das condições de entrada (causas) haverem sido alteradas.

Uma das principais aplicações está em inibir o disparo de circuitos digitais devido a presença de ruídos.

05/09/2016

3

COMPARADOR INVERSOR REGENERATIVO


Vi

Vo

histeresetensãoV

VsatRR

RV

VsatRR

RV

H

DI

DS

21

1

21

1

SENTIDO DA HISTERSE DO COMPARADOR INVERSOR REGENERATIVO:


Para caracterizar o sentido do caminho do laço de histerese:

1-Verificar qual é o terminal em que Vin está conectado Este

terminal define o tipo do comparador regenerativo:

2-Estabeleço a analogia com o comparador original, ou seja, sem realimentação para definir a função que estabelece o Vout. Use Vref=0V;

COMPARADOR INVERSOR REGENERATIVO

0

0

VinseVsat

VinseVsatVO

Vin

Vout

+Vsat

-Vsat

VDI VDS3-Traçar a característica de transferência;

4-Calcular os valores de VDS e VDI;

5-Desenhar o laço de histerese;

6-O sentido do laço decorre do atraso na mudança no comportamento da tensão de saída que ocorrerá no próximo valor de disparo.

05/09/2016

4

REVENDO O COMPARADOR INVERSOR REGENERATIVO


Vi

Vo

histeresetensãoV

VsatRR

RV

VsatRR

RV

H

DI

DS

21

1

21

1

COMPARADOR NÃO INVERSOR REGENERATIVO


VsatR

RV

VsatR

RV

DI

DS

2

1

2

1

Vi

Vo

VDS

VDI

05/09/2016

5

EXERCÍCIOS


1) Um AmpOp opera como comparador inversor regenerativo, em que R1=10k e R2=47k . Está alimentado com 15V. Admitir queda interna de 1,5V.

a. Calcule a tensão de disparo superior e inferior (+2,37V e -2,37V)b. Calcule a margem da tensão de histerese (4,74V)c. Supondo que Vi seja uma senóide de 5Vp, desenhe a forma de onda resultante.

2) Repita o exercício anterior porém para um comparador não inversor regenerativo. (2,87V; 5,7V)

3)O AmpOp a seguir está alimentado com 8V e

a queda de tensão interna máxima é de 1V

Os resistores têm os seguintes valores: R=

10k R1=10k R2=40k.

O sinal de entrada é indicado na tela do scope .

Vin CH1 em 2V/div

Vout CH2 em 10V/div

Exercício do roteiro 3


AmpOp com realimentação negativa na configuração inversor:AmpOp com realimentação negativa na configuração inversor:

VinRin

RfVOut

VinRntc

RptcVout

RptcT º

RptcT º

Portanto se a temperatura aumentar a relação Rptc/Rntc aumenta em módulo, porém no sentido negativo. Este potencial negativo polariza reversamente o terminal de porta do MOSFET, limitando a intensidade da corrente que circula pelo motor. Esta sequência de ações restringe o aumento da temperatura que possa estar sendo causado pelo aumento da corrente.

05/09/2016

6

REVISÃO MOSFET: CURVAS


VGS< 0V e VDS= VDD > 0V:

2

1

p

GSDSSD

V

VIIEquação de Shockley:

Curva de TransferênciaID=f(VGS)

Curva Característica (família) – ID=f(VDS)

TOPOLOGIAS DE REALIMENTAÇÃO


1)

REALIMENTAÇÃO EM TENSÃO (SÉRIE)AMOSTRAGEM EM TENSÃO (PARALELO)AMPLIFICADOR DE TENSÃO

a

r

2)

a

r

REALIMENTAÇÃO EM CORRENTE (PARALELO)AMOSTRAGEM EM TENSÃO (PARALELO)AMPLIFICADOR DE TRANSRESISTÊNCIA

a3)

4)

REALIMENTAÇÃO EM TENSÃO (SÉRIE)AMOSTRAGEM EM CORRENTE (SÉRIE)AMPLIFICADOR DE TRANSCONDUTÂNCIA (GM)

REALIMENTAÇÃO EM CORRENTE (PARALELO)AMOSTRAGEM EM CORRENTE (SÉRIE)AMPLIFICADOR DE CORRENTE

a

r

r

a

05/09/2016

7

IDENTIFICAÇÃO DAS TOPOLOGIAS


Créditos: Prof. Flavio Alencar Rego Barros

a) Realimentação (Mistura)a.1) Realimentação derivação: conexões da rede de realimentação no terminal de entrada do primeiro dispositivo ativo no amplificador, ou seja, se o elemento de realimentação está em paralelo com a entrada.• Na base do TJB para o 1º estágio emissor comum (EC) ou coletor comum (CC);• No emissor do TJB para o 1º estágio CC;• Na porta (gate) do JFET para fonte (source) comum (SC) ou dreno comum (DC), 1º estágio;• Na fonte (source) do FET para g

a.2) Realimentação série: se realimentação em série com vbe (TJB) ou vgs (FET) e com o sinal de entrada. Em resumo, se o elemento de realimentação está em série com a entrada.

b) Amostragemb.1) amostragem derivação: se a quantidade de realimentação cessa para carga em curto, neste caso tensão deve ser amostrada.

b.2) amostragem série :se a quantidade de realimentação cessa para coletor ou dreno em aberto, neste caso corrente deve ser amostrada.

EXEMPLO 1



1)

05/09/2016

8

EXEMPLO 2


2)


EXEMPLO 3


3)


05/09/2016

9

EXEMPLO 4



4)

a)Como ocorre a realimentação?

EXEMPLO 5



5)

05/09/2016

10

EXEMPLO 18.3 Boylestad p. 533


EXEMPLO 18.3 Boylestad p. 533


05/09/2016

11

SOLUÇÃO DO EXEMPLO 18.3


CIRCUITO do JFET ELEMENTAR: Características básicas do JFET:-Tensão entre porta e fonte (VGS) controla corrente de dreno (Id). 2

1

P

GSDSSD

V

VII

Equação de Shockley

VDD

Vs

RD

Ro

CD

Id

Is

Ig

Idss e Vp (VGSoff) são parâmetros do datasheet.

- A corrente de porta (Ig) 0- A corrente Is Id

A tensão VGS deve polarizar reversamente a junção dreno-porta.

VDD

Vs

RD

Ro

CD

Id

IgR1

R2


22

G D

S

RLGSmVg

0GI

SD II

inZ

1.1-Modelo elétrico do JFET

gm transcondutânciaparâmetro do datasheet indicado por yfs .

O ganho do circuito sem realimentação é calculado por :

Vin

Vouta

6 Set 16 Aula 5 - AmpOp realimentação positiva

Sequência para a determinação do ganho com realimentação:

ar

aAf

1

Ganho sem realimentação

Fator de realimentação

1º-Cálculo de ‘a’ =Vout/Vin1.1-Modelo elétrico do JFET ;1.2-Análise CA em que os capacitores são curto circuito, fontes de tensão=curto, fonte de corrente =circuito aberto;1.3-Avaliar o valor da Zequivalente;1.4-Cálculo da tensão de saída;1.5-Cálculo do ganho ‘a’

2º-Análise do circuito realimentado2.1-Identificar e calcular na realimentação a variável de saída e de entrada;2.2-Calcular o fator de realimentação ‘r’;2.3-Considerar sinal ‘-’ da realimentação no cálculo do ganho.

O valor de Vout Lgsm RVgVout

O valor de Vin Vgs

05/09/2016

12



1.3-O cálculo de RL:

kkkRL 510//10

1.4-O valor de Vout:

Lgsm RVgVout

VsVout

kVsVout

20

)5)()(4000(

1.5-O valor do ganho “a” SEM REALIMENTAÇÃO

2020

Vs

Vsa

1.2-O valor de RL é a impedância equivalente do circuito AC. Para esta análise os capacitores são considerados como curto. As fontes de tensão são curto circuitadas.

VDD

Vs

RD

Ro

CD

Id

Is

Ig

oDL RRR //



2- CIRCUITO COM REALIMENTAÇÃO

VDD

Vs

RD

Ro

CD

Id

IgR1

R2

Caracterização da topologia: Amostragem por tensão em paraleloRealimentação por tensão em série

ra

aAf

1

Ganho com realimentação:

2.1a- Identificação da variável de entrada e de saída realimentação.

fin

fout

v

vr

_

_

Vin_fVout_f

05/09/2016

13



VDD

Vs

RD

Ro

CD

Id

IgR1

R2

Vout_f VR2 = VRo. R2/R1+R2

Vin_f VRo

2.1b-Determinação das tensões na rede “r”

Vout_f 2,0

2080

20

1.

21

2

21

2

_

_

r

kk

k

RR

Rr

VRRR

RVR

v

vr

o

o

fin

fout

2.2-Cálculo do fator de realimentação:

2.3-Cálculo do ganho com a realimentação:

4

)20)(2,0(1

20

1

f

f

A

ra

aA



=-20

=-0,2

=VR2 Vin=VRo

Documents

AULA 5- REALIMENTAÇÃO POSITIVA · 6 Set 16 Aula 5 - AmpOp realimentação positiva 4 Arquitetura que combina a capacidade do AmpOp de comparar um sinal de entrada com uma referência