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EE530 Eletrônica Básica IProf. Fabiano Fruett

Amplificador Operacional III -Características REAIS

• Circuito interno do op amp

• Capacitor de compensação

• Resposta em frequência em malha aberta e fechada

• • Operacionais reais - Ganho de tensão em malha aberta

• - Tensão de offset de entrada • - Corrente de polarização de entrada • - Rejeição em modo comum

E 2

Amplificador operacional 741

Fonte: http://www.allaboutcircuits.com/vol_3/chpt_8/18.html

2

3

Diagrama de blocos de um amp op com compensação interna (polo dominante)

4

Resposta em frequência em malha aberta de um amp op com compensação interna

Sedra/Smith Fig. 2.26

ωb é a freqüência de corte

ωt é chamada de faixa de passagem de ganho unitário. Visto que ωt é o produto do ganho cc (A0) pela faixa de passagem de 3dB (ωb), que é conhecido também como produto ganho-faixa de passagem(GBP) ou Bandwidth (BW).

3

E 5

Como se comporta a resposta em frequência de um amplificador realimentado?

?

6

Análise para a configuração não inversora supondo o ganho A finito

2 1

2 1

1 /

1 (1 / )/o

i

v R R

v R R A

+=+ +

Eq. 2.11 SedraEq. 8.11 Razavi

4

7

Análise da resposta em frequência para a configuração não inversora

bs

AsA

ω/1)( 0

+=

2 1

2 1

1 /

1 (1 / )/o

i

v R R

v R R A

+=+ +2

1

2

1

1( )

( )1 1

o

i

t

RV s R

V s Rs

R

+=

+ + ω

13

1 2polo dB q t

R

R Rω = ω = ω = ω

+

Função de Transferência do Passa-BaixaConstante de Tempo Simples

Função de Transferência do Não InversorCom ganhoA finito

8

Sobreposição das curvas de A0 e AVnão-inversor

1

1 2

tq t

v

fRf f

R R A= =

+

5

9

Análise da resposta em frequência para a configuração inversora

ARRRR

VV

i

o

/)/1(1/

12

12

++−=

2

1

2

1

( )

( )1 1

o

i

t

R

V s R

V s Rs

R

−=

+ + ω

bs

AsA

ω/1)( 0

+=

1

1 2q t

R

R Rω = ω

+

10

Sobreposição das curvas de de A0 e AVinversor

1

1 2q t

Rf f

R R=

+

6

11

Comparação das respostas em frequência

Não inversor Inversor

12

Características do amp op real• Ganho de tensão em malha aberta limitado:

– A0 => 105 a 106

• Frequência de corte em malha aberta limitado:– fb => 1 a 100Hz (veremos adiante que esta é uma condição para

estabilidade)

• Impedância de entrada finita

• Impedância de saída diferente de zero

• Saturação da saída em valores menores que V+ e V-

• Offset

• Taxa máxima de variação da tensão de saída (Slew-Rate)

• Ganho em modo comum

• Deriva térmica

7

13

Saturação do sinal de saída

Sedra/Smith Fig. 1.13Razavi Fig. 8.41

14

Acomodação da velocidade de saída com e sem (Slew-Rate)

Razavi Fig. 8.39

8

15

Taxa máxima de variação da tensão de saída (Slew-rate)

Sedra/Smith Fig. 2.30

16

Rejeição de modo comum

Fonte: Savant Fig. 10.16 Sedra 3 ed. p. 90

2Icm

v vv + −+= Idv v v+ −= −

o id cm Icmv Av A v= +dBCMRR =20log

cm

A

A

9

17

Qual configuração é mais afetada pelo CMRR finito?

E 18

Modelamento do efeito do CMRR

Fonte: Sedra 3 ed.

10

19

Modelo modificado do op amp

Valores típicos para o amp op comercial 741 são:

Ri = 2MΩ

2Rcm = 400MΩ

Ro = 75 Ω

A = 105

Fonte: Savant Fig. 10.7Sedra 3 ed. p. 92

20

Modelo de circuito para o op amp com tensão de offset de entrada

11

21

Análise do efeito da tensão VOS

na saída

22

Técnicas para redução do offset

Amp op com terminais adicionais

12

23

Quando o amp op não possuir estes

terminais, pode minimizar o offset fazendo

24

Acoplamento capacitivo

A tensão cc de saída será igual a VOSao invés de VOS(1 + R2/R1), como seria o caso se não existisse o capacitor de acoplamento. Contudo o ganho de sinal do amplificador será zero em cc.

13

25

Correntes de polarização de entrada

Esta corrente é maior para amplificadores com transistores bipolares do que para amplificadores com transistores MOS.

corrente de polarização de entrada

221 BB

BII

I+=

corrente de offset de entrada

21 BBOS III −=

26

Qual a tensão cc de saída do amplificador em malha fechada

devido às correntes de polarização de entrada?

14

27

Reduzindo o efeito da corrente de polarização

de entrada pela introdução de um resistor R3

28

Sugestão de estudo

• Sedra/Smith– Seções 2.7, 2.8 e 2.9 ; Exercícios 2.17 a 2.26 Problemas

correspondentes

• RazaviCap. 8