AMPLIFICADORES OPERACIONAIS
GIGLLIARA SEGANTINI DE MENEZESE N G E N H E I R A D E P R O D U Ç Ã O – U F E S
T É C N I C A E M E L E T R O T É C N I C A – I F E S
INSTITUTO FEDERALESPÍRITO SANTO 28 de setembro de 2015
Lei de Ohm e Lei de Kirchhoff
i1 + i4 = i2 + i3
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1.Conceitos fundamentais dos amplificadores operacionais
1.1 Definição: O amplificador operacional (AOP) é um amplificador multiestágio, com entradadiferencial, cujas características se aproximam às de um amplificador ideal (PERTENCE JÚNIOR, 2003).
Circuito integrado
Bloco funcional
Composição interna (Fabricante)
Componentes Externos (Função dentro do circuito)
Porque operacional?
Va(t)
Vb(t)
Vc = Va + Vb
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Operações Matemáticas+ , ‐, x , exp, log ...
Composição Interna do amplificador operacional 741
1.Conceitos fundamentais dos amplificadores operacionais
1.2 Amplificador Diferencial:
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1) Tensão de saída = A (Tensão de entrada)
2) Vod = V3 – V4
3) Vid = V1 – V2
4) Vod = AVid
5) Característica Intrínseca = Resistência de entrada
Exemplo
A(Fator de Ganho) = 100.000
Vo = ?
V0 = 100.000[(4,75x10^‐3) – (4,8x10^‐3)]
V0 = ‐5V
1.Conceitos fundamentais dos amplificadores operacionais
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1.3 Diagrama de Blocos simplificado do Amplificador Operacional
O estágio intermediário: serve para compensar eventuais distúrbios operacionais entreentrada e saída como, perda de amplitude de sinal e casamento de impedâncias
1.Conceitos fundamentais dos amplificadores operacionais1.4 Símbolo e conexões
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V+ = entrada não inversora (deslocamento de fase 0)
V‐ = Entrada inversora (deslocamento de fase 180° )
Vs+ e Vs‐ = Alimentação simétrica
Vout = Saída
1.Conceitos fundamentais dos amplificadores operacionais
1.5 Pinagem
Os AOPs possuem pelo menos 8 pinos
1 e 5 – Estinados ao balanceamento do AOP (Ajuste de tensão de OFFSET)
2 – Entrada inversora
3 – Entrada não inversora
4 – Alimentação Negativa
6 – Saída
7 – Alimentação Positiva
8 – Não possui nenhuma conexão
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1.Conceitos fundamentais dos amplificadores operacionais
1.6 Características ideais de um Amplificador Operacional
a) Impedância de entrada infinita
b) Impedância de saída nula
c) Ganho de tensão infinito
d) Largura de faixa infinita (resposta desde CC a infinitos Hertz)
e) Insensibilidade à temperatura (DRIFT nulo)
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1.Conceitos fundamentais dos amplificadores operacionais
1.6 Características ideais de um Amplificador Operacional
1.6.1 Impedância de entrada infinita e Impedância de saída nula
RE = tende ao ∞
RS = Tende a 0
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1.Conceitos fundamentais dos amplificadores operacionais1.6.3 Ganho de tensão infinito
Elevado ganho do AO’s (de ≅ 10000 ou mais)
Sensores com sinais de baixa amplitude
1.6.4 Largura de faixa infinita
É interessante que um amplificador tenha uma largura de muito ampla de modo que um sinal de qualquer frequência possa ser amplificado sem sofrer atenuação.
1.6.5 Insensibilidade à temperatura
Fenômeno DRIFT
Insensibilidade a temperatura (Fabricante) ΔI/ ΔT e ΔV/ ΔT
1.Conceitos fundamentais dos amplificadores operacionais
1.8 Saturação
Saída tem um nível de tensão fixo
Aproximadamente o valor de alimentação
Região linear V0= A(V1‐V2)
2.Realimentação Negativa
2.1 Modos de operação do AOP
2.1.1 Sem alimentação 2.1.3 Com realimentação Negativa
2.1.2 Com realimentação Positiva
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A realimentação em um sistema (ou circuito) éestabelecida quando uma amostra do sinal de saída dosistema é acrescentada a entrada deste mesmo sistema.
controle externo do ganho a ser estabelecido para umadada configuração. (RN)
3. Configurações básicas com AO Considerações importantes:
a) IB1 = 0 (impedância de entrada do AO muito alta)
b) Vd = 0 se consegue através da realimentação negativa
c) Conceito de curto circuito virtual
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Nó a
3.1 Amplificador inversor
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3.2 Amplificador não inversor
Nó a
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3.3 Amplificador somador inversor
Nó a
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3.4 Amplificador somador não inversor
Fórmula do AOP não inversor
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3. 5 Amplificador Subtrator ou Diferencial
Exemplos 1‐Para o circuito a seguir, determine:
a. A equação de Vo, considerando Rf = 10,0 kΩ e Rs = 4,0 kΩ;
b. O valor de Vo para Vs = 2V;
c. O valor de Vo para Vs = ‐5V;
d. O valor de Vo para Vs = 8V; e.
Os limites de variação de Vs para que a saída Vo não sature
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Exemplos 2‐Para o circuito a seguir, determine:
a. A equação de Vo, considerando Ra = 10kΩ, Rb = 15kΩ, Rc = 30kΩ e Rf = 60kΩ;
b. O valor de Vo para Va = ‐4V, Vb = 3V, Vc = 1V;
c. Os limites de variação de Vc para que a saída Vo não sature, considerando Va = ‐4V e Vb = 3V.
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Exemplos3‐ Para o circuito a seguir, determine:
a. A equação de Vo;
b. O valor de Vo para Va = 4V e Vb = 2V;
c. O valor de Vo para Va = ‐8V e Vb = 6V;
d. O valor de Vo para Va = 6V e Vb = 8V;
e. Os limites de variação de Va para que asaída Vo não sature, considerando Vb = 4V
4.Aplicações do Amplificador Operacional 4.1 Controle ON/OFF de Temperatura
Com este circuito, dependendo da temperatura ambiente o valor da resistência do NTC muda, econsequentemente muda também o valor do ganho de tensão do amplificador não inversorassim como o valor de sua tensão de saída. Sendo esta tensão de saída utilizada como entrada docomparador inversor, dependendo da variação da temperatura teremos a condição de corte ousaturação do transistor T1, o que consequentemente fará com que o aquecedor seja ligado parabaixas temperaturas e desligado sempre que a temperatura ultrapassar um determinado valor.
PERGUNTAS
ReferênciasBásica
ANTONIO PERTENCE JR. Eletrônica analógica: amplificadores operacionais e filtros ativos ‐ 6ª edição
Complementar
MIKE TOOLEY. Circuitos Eletrônicos: Fundamentos e Aplicações. Elsevier, São Paulo 2006.
MARCELO WENDLING. Amplificadores Operacionais. Disponível em< netsoft.inf.br/aulas/4_EAC_Eletronica_Basica/3__Amplificador_Operacional.pdf>