Ampops 741

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Ampops 741

  1. 1. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 Amplificadores Operacionais Não concordo com o acordo ortográfico15-03-2012 Por : Luís Timóteo 1
  2. 2. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 Amplificador Operacional O Amplificador Operacional (AMPOP) é um dos componentes mais usados em electrónica. A simplicidade conceptual e a versatilidade são a chave da sua vasta e diversificada utilização. Inicialmente, os amplificadores operacionais eram implementados sobretudo em circuitos de componentes discretos (em conjunção com resistências e condensadores) para implementar filtros ou montagens amplificadoras. Actualmente, são apresentados em circuitos integrados, formando um blocos básico facilmente integrável em sistemas bastante complexos, como conversores analógico-digital e digital-analógico, osciladores, sintetizadores, filtros analógicos, circuitos optoelectrónicos e periféricos de comunicação (e.g. placas de rede, placas de som, portas de comunicação). São também muito empregues em aparelhos de medida e em diversos electrodomésticos e em automóveis. Isto é, a sua utilização é quase universal.15-03-2012 Por : Luís Timóteo 2
  3. 3. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 Amplificador OperacionalÉ suposto o amp-op detectar apenas a diferença de tensão entre os terminasde entrada, v(+)-v(-), multiplicando-a por uma quantidade A, de forma que àsaída aparece uma tensão: V0=A[(V+)-(V-)].Esta é a zona de funcionamento linear, em que a tensão no terminal de saídado AMPOP V0 é proporcional à ddp entre os terminais de entrada, +e -. Chama-se operacional porque pode realizar várias operações aritméticas ede cálculo com voltagens analógicas. O termo “Amp-Op” era usado inicialmente (década de 40 séc. XX), paradesignar uma cadeia de amplificadores DC de alta performance, usadosnos computadores analógicos e foi adoptado quando se fala deamplificadores operacionais. De um Amp-Ops sem dispositivos externos, diz-se em Malha Aberta,referindo geralmente características ideais do Amp-Op Ideal, e MalhaFechada para características e parâmetros mais reais.15-03-2012 Por : Luís Timóteo 3
  4. 4. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 Amplificador Operacional O AMPOP pode ser analisado como um componente com três zonas de operação distintas: a zona de saturação negativa, a zona linear e a zona de saturação positiva.  Representação: Tem um forma Triangular, que representa um Amplificador!... Uma entrada com sinal +, chamada Não Inversora… Uma entrada com sinal -, chamada Inversora… Duas entradas de alimentação, com duplapolaridade… Uma saída, Vout.Notar que a tensão de saída nunca pode ser superior à tensão dealimentação.15-03-2012 Por : Luís Timóteo 4
  5. 5. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 Amplificador Operacional  µA702 Amplificador Operacional Bob Widlar da Fairchild, desenvolveu em 1963 o primeiro circuito integrado AmpOp monolítico, o que para a altura foi um sucesso relativo, já que construir um amplificador operacional era muito complicado e era considerado um “State of art”. O μA702, tinha contudo alguns problemas; voltagens dispares de +12V -6V, pouca largura de banda, tendência para queimar quando temporariamente curto circuitado… mas era o melhor que havia. 1965: µA709 Bob Widlar reformulou o circuito com voltagens de ± 15V , maior largura de banda, maior ganho (60.000), menores correntes… e foi um grande sucesso para a época, embora ainda com a fraqueza de não ter protecção contra curto circuitos…baseado nesse sucesso Bob Widlar pediu aumento ao seu patrão, Charles Spork que não cedeu, e Bob deixou a Fairchild e formou a National Semiconductors...15-03-2012 Por : Luís Timóteo 5
  6. 6. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 μA7411967: LM101 Bob Widlar entrou na onda, agora a trabalhar para a National Semiconductors, e desenhou um ampop com maior ganho, (160.000), e compensação de frequência, através de um condensador externo, e o melhor de tudo… foi o 1º ampop a ter protecção contra curto circuito…. 1968: µA741 Dave Fullagar, da Fairchild, desenhou este amplificador, muito similar ao LM101, mas com o condensador de compensação no interior do próprio IC, e foi um sucesso estrondoso, pelo que passados mais de 40 anos, ainda é utilizado hoje em dia….…1969: Charles Spork, tornou-se o director da National Semiconductors, voltando a ser de novo o patrão de Bob Widlar…Desta vez acedeu ás exigências de Bob, e este reformou-se em 1970 no dia em que cumpria 33 anos de idade…Bob Widlar trabalhou de passagem para a “Linear Electronics” em 1980, e continuou a produzir designs para a National numa base de consultoria, o resto da sua vida…faleceu em 1991 com 53 anos…15-03-2012 Por : Luís Timóteo 6
  7. 7. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741  DADOS NO ENCAPSULADO DE UM CIRCUITO INTEGRADO ENCAPSULADO D,P: Plástico J, N: Cerámico FABRICANTE M: Metálico AD Analog Devices A Fairchild CR RCA LM National Semiconductor GAMA DE TEMPERATURA MC Motorola NE/SE Signetics C: Comercial 0ºC hasta 70ºC OP Precision Monolithics RC/RH Raytheon I: Industrial -40ºC hasta 85 ºC SG Silicon General TL Texas Instrument M: Militar -55ºC hasta 125 ºC IDENTIFICAÇÃO GENÉRICA Nome/função do dispositivo 741 Amplificador de uso general 081 Amplificador entrada FET 311 Comparador rápido15-03-2012 Por : Luís Timóteo 7
  8. 8. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 Amplificador Operacional  Características do Amp-Op Ideal Largura de Banda infinita (Bw = ).Resistência de entrada infinita (Ri = ). Ganho infinito (A = ). Resistência de saída nula ( Ro =0). Ruído interno nulo. Tensões e correntes de desvio nulas (Vos = 0 V e Ios = 0 A). Derivas térmicas nulas ( quer em tensão quer em corrente).15-03-2012 Por : Luís Timóteo 8
  9. 9. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 Amplificador Operacional  Amplificador ideal de tensão + + + Vi RL Vo A Vi - - Carga A = Ganho de tensão Características do amplificador ideal de tensão: Não consome corrente na entrada. A tensão de saída não depende da carga.  Ganho de tensão A é constante e independente da frequência.15-03-2012 Por : Luís Timóteo 9
  10. 10. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 Amplificador Operacional  Linearidade A linearidade é o comportamento de um circuito, particularmente um amplificador, em que a amplitude do sinal de saída varia na proporção directa do sinal de entrada. Num dispositivo linear, a relação da amplitude do sinal da Saída/Entrada é sempre a mesma, independentemente da amplitude do sinal de entrada (desde que não seja demasiado forte). Mesmo que um amplificador tenha linearidades sob circunstâncias normais, tornar-se-á não-linear se o sinal de entrada for demasiado forte. Esta situação é chamada Saturação. A curva do amplificador dobra-se para uma inclinação horizontal enquanto a amplitude do sinal de entrada aumenta além do ponto crítico, produzindo a distorção na saída.15-03-2012 Por : Luís Timóteo 10
  11. 11. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 Amplificador Operacional  Linearidade15-03-2012 Por : Luís Timóteo 11
  12. 12. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 Realimentação Negativa Ganho em malha fechada: Ve Ve-Vr Dividindo por A + Amplificador Vs Ao Ao 1 - Af = Af Ao· Realimentação 1 Ao· 1 Vr Ao AoSe o ganho em malha aberta é muito grande 1/Ao≈0 Ao 1Então: Af Dividindo por Ao Af Ao· O ganho dum sistema REALIMENTADO é INDEPENDENTE doganho do amplificador, dependendo quase exclusivamente do factor . A Realimentação Negativa diminui o ganho e a positiva aumenta o ganho…15-03-2012 Por : Luís Timóteo 12
  13. 13. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 Realimentação Negativa Malha Fechadax‟e + xe xs Vout A 1 5.000 10.000 Af 50 Vin 1 A· - xr 1 β 50 Malha Fechada Malha Aberta 100mV 100mV Impraticável (?) +1KV +5 V +500 V -500 V -5 V15-03-2012 Por : Luís Timóteo 13
  14. 14. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 Realimentação Negativa Realimentação negativa: A · b > 0 VE -VR VE A VS - Por exemplo: A>0 e >0 VR Se por qualquer perturbação a saída se aumenta: VS ↑  VR ↑  VE -VR ↓  VS ↓ A realimentação tende a compensar as perturbações da saída.15-03-2012 Por : Luís Timóteo 14
  15. 15. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 Realimentação Negativa Exemplo de Realimentação Negativa: A · >0 VE Tacómetro Motor DC15-03-2012 Por : Luís Timóteo 15
  16. 16. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 Realimentação Negativa Exemplo de Realimentação Negativa: A · b > 0 VE Tacómetro Motor DC Erro - Referência15-03-2012 Por : Luís Timóteo 16
  17. 17. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 Realimentação Negativa Exemplo de Realimentação Negativa: A · b > 0 VE Tacómetro Motor DC Erro - Referência A realimentação negativa tende a compensar as variações da saída.15-03-2012 Por : Luís Timóteo 17
  18. 18. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 Realimentação Negativa Exemplo de Realimentação Negativa: A · b > 0 Este sistema equivale a: Motor Referência + Velocidade - carga Constante Tacómetro + circuito15-03-2012 Por : Luís Timóteo 18
  19. 19. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 Realimentação Negativa Vantagens da Realimentação Negativa Facilita a Manutenção (substituição dos ampops, visto independência em relação ao ganho). Aumenta a estabilidade. Aumenta Largura de banda. Reduz a distorção não linear. Melhora as Impedâncias de entrada e de saída. Reduz a sensibilidade do sistema a variações de parâmetros.  Desvantagens da Realimentação  A principal desvantagem é a redução do ganho, que é facilmente ultrapassável aumentando o número de andares amplificadores.15-03-2012 Por : Luís Timóteo 19
  20. 20. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 Realimentação Negativa  Resumindo Quando existe uma resistência ligada entre o terminal de saída, Vo, e o terminal da entrada inversora (-), diz-se que o ampop tem realimentação negativa. Não Inversor Inversor Vout 1 Af Vin R1 1 R2 R1 1 R2 1 R2 R1 R1 R 2 R1 Uma percentagem da saída será subtraída na entrada15-03-2012 Por : Luís Timóteo 20
  21. 21. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 Realimentação Positiva Exemplo de Realimentación Positiva: A · b > 0 Tacómetro Motor DC - -1 Referência15-03-2012 Por : Luís Timóteo 21
  22. 22. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 Realimentação Positiva Exemplo de Realimentación Positiva: A · b > 0 Tacómetro Motor DC Erro ↓ - -1 A realimentação positiva tende a aumentar as Referência variações da saída (ou pára ou se embala).15-03-2012 Por : Luís Timóteo 22
  23. 23. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741  Resumindo Realimentação PositivaQuando existe uma resistência ligada Ve + Ve-Vr Vs Amplificadorentre o terminal de saída, Vo, e o Aoterminal da entrada não inversora (+), +diz-se que o ampop tem realimentação Vr Realimentaçãopositiva.Uma percentagem ( 0 negativo) da saída será somadana entrada Vout Ao Af Vin 1 Ao·Se o ganho em malha aberta é muito grande…Virá… Ao . 1 AfQue poderá criar instabilidade … ir á saturação……usa-se em osciladores e Multivibradores e normalmente é controlado por realimentação negativa afim de manter a estabilidade.15-03-2012 Por : Luís Timóteo 23
  24. 24. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 Realimentação com Amplificadores Operacionais Realimentação Negativa Realimentação Positiva Vx Vx βR Vo βR Vo 0≤β ≤ 1 0≤β ≤ 1 Vin NEGATIVA Vin POSITIVA Funcionamento estável. Funcionamento instável. Se Vo aumenta… Se Vo aumenta… Vx aumenta…. Vx aumenta…. Então, Vo diminui. Então, Vo aumenta... Equilíbrio Acaba saturando-se15-03-2012 Por : Luís Timóteo 24
  25. 25. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741  Características do Amp-Op Ideal  Características ideais de um Amp-Op.15-03-2012 Por : Luís Timóteo 25
  26. 26. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741  Não Idealidades do Ampop Ganho A finito;(104 a 105). Correntes de polarização „Bias nas entradas ;(nA ou pA). Tensão de desvio offset entre as entradas; (mv). Ganho dependente da frequência; Produto Ganho -Largura de Banda constante; Deriva de características com tempo/temperatura; Resistência de saída finita; (10 a 1K ). Resistência de entrada finita; (>2M ). Slew-Rate típico 1 a 20 V/ s. Ruído nulo.  Dependendo da utilização do circuito, o impacto de algumas destas características tem de ser avaliado e minorado.15-03-2012 Por : Luís Timóteo 26
  27. 27. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741  Características do Amp-Op RealOs amplificadores operacionais de uso geral são amplificadores de tensão controlados por tensão. Ganho infinito (A = ). Ganho 105 Resistência de entrada infinita (Ri = ). Cerca de 2M .A impedância de entrada do amp-op é a do amp-diferencial: No A741 Sabemos que a corrente de emissor do amp-diferencial éaproximadamente 15µA e como cada emissor retira metade destavalor , temos: Ri = 2ßr´e Vem (*) r´e = 25mV / 7,5µ = 3,33K . Cada transistor da entrada possui um ß típico de 300, portanto: Ri = 2 (300)(3,33K .) = 2M .  Resistência de saída nula ( Ro =0 ).Cerca de 75 . (*) r´e = VT/IE = 25 mA/IE15-03-2012 Por : Luís Timóteo 27
  28. 28. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741  Características do Amp-Op Real  Características Reais de um Amp-Op.15-03-2012 Por : Luís Timóteo 28
  29. 29. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741  AmpOps - Características Os Amp. Op‟s, no que respeita a componentes internos, obedecem a três requisitos fundamentais:  Uso de acoplamento directo: (amplifica AC e DC).  Elevado ganho em malha aberta: >10.000 ou 80 dB‟s.  Possibilidade de realimentação negativa através de resistência entre a saída e a entrada. ( sem realimentação, é difícil porque a saída vai facilmente á saturação usando-se normalmente malha fechada com realimentação negativa)15-03-2012 Por : Luís Timóteo 29
  30. 30. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741  Esquema Bloco Funcional +V Offset V1 (-) Fonte Correntes Vout DC Level. Andar AD 2ºAmP. Shifter Saída V2 Fonte Corrente e Tensão (+) Offset -V15-03-2012 Por : Luís Timóteo 30
  31. 31. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741  Esquema Bloco Funcional +V  Fontes Corrente V1 (-) Fonte Correntes  Evitam que o “ripple”, ruídos Vout AD 2ºAmP. DC Level. Andar Shifter Saída e outras interferências de V2 Fonte Corrente e Ref de Tensão alimentação, atinjam os (+) vários andares. -V  Funcionam como “buffers” entre os andares e as tensões de alimentação.  Fornecem as polarizações necessárias aos circuitos.  Já foram referidas quando falamos dos AD, mas …15-03-2012 Por : Luís Timóteo 31
  32. 32. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741  Esquema Bloco Funcional +V  Fontes Corrente V1 (-) Fonte  Vamos agora referir um Correntes DC Level. Vout AD Andar circuito muito usado nos 2ºAmP. Shifter Saída AmpOp’s, podendo apresentar V2 Fonte Corrente e Ref de Tensão (+) várias formas. -V  Espelho de Corrente (Current Mirror) +V T2  I1= I2 e T1=T2; I2 não depende de Vc T1 mas sim de I1.  Se R for variável, logo I2 será variável. I1 R I2 I1=I2  De notar que T1 tem a Base – Colector -V -Vc shuntada.15-03-2012 Por : Luís Timóteo 32
  33. 33. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741  741 - Fontes de Corrente e ProtecçõesTransistores Q11 e Q12 forma uma metade de um espelho de corrente que é usado para fornecer corrente ao todo Ampop.Transistor Q10 é utilizado para fornecer uma corrente de polarização para o andar de entrada, Q13B fornece o segundo Amplificador, e Q13A fornece o Andar de Saída.Transistores Q15, Q21, Q24 e Q22, e as resistências R6, R7 e R11 compõem o circuito de protecção de curto-circuito do Andar de Saída15-03-2012 Por : Luís Timóteo 33
  34. 34. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741  Esquema Bloco Funcional  Andar Diferencial +V (-) Usa acoplamento directo V1 Fonte Correntes Vout (DC), logo amplifica sinais AD 2ºAmP. DC Level. Shifter Andar Saída DC e AC. V2 Fonte Corrente e Ref de Tensão (+) -V O cancelamento de condições causadoras de desvios na saída (erros), isto é sinais iguais nas entradas (ruídos ou interferências) . Melhora a estabilidade, largura de Banda e impedância de entrada usando realimentação negativa.15-03-2012 Por : Luís Timóteo 34
  35. 35. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741  741 - Andar DiferencialO andar de entrada consiste na transistores Q1 a Q7 com polarização realizada por Q8, Q9, e Q10.Os transistores Q1 e Q2 são seguidores de emissor o que faz com que a resistência de entrada seja elevada e acoplar o sinal diferencial de entrada ao amplificador de base comum formado por Q3 e Q4.Transistores Q5, Q6, e Q7, e as resistências R1, R2, R3 formam o circuito de carga do andar de entrada. Este circuito fornece uma resistência de carga elevada , entre os seus emissores pode ser ligada uma resistência de “Offset Null”.Transistores Q3 e Q4 também servem como protecção para Q1 e Q2. A junção emissor-base de Q1 Q2 e quebra a cerca de 7V, mas os transistores PNP têm tensões de ruptura de cerca de 50V. Assim, tendo-os em série com Q1 e Q2 protege Q1 e Q2 de ruptura quando duma de uma má ligação acidental entre os terminais de entrada ..15-03-2012 Por : Luís Timóteo 35
  36. 36. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741  Esquema Bloco Funcional  2º Andar Amplificador +V (-) V1 Fonte Correntes Vout AD DC Level. Andar 2ºAmP. Shifter Saída V2 Fonte Corrente e Ref de Tensão (+) -V O 2º Amp. Pode ou não ser um AD, mas não esquecer que o ganho do A.O. (em tensão) é dado pelo AD e 2º Amp.Além do AD de entrada é o responsável pelo elevado ganho do Ampop.15-03-2012 Por : Luís Timóteo 36
  37. 37. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741  741 – 2º Andar AmplificadorO segundo andar amplificador é composto por Q16, Q17, Q13B, e as resistências R8 e R9.Transistor Q16 actua como um seguidor de emissor dando uma entrada de alta resistência ao amplificador Q17.Transistor Q17 é um amplificador de emissor comum com uma resistência de 100-Ώ no emissor. A carga deste amplificador é composto pela resistência de saída de Q13B. A utilização de um transistor como uma resistência de carga é chamado de carga activa.A saída deste amplificador (o colector do Q17) tem um ciclo de realimentação através Cc. Este condensador faz com que o Ampop tenha um pólo a cerca de 4Hz.15-03-2012 Por : Luís Timóteo 37
  38. 38. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741  Esquema Bloco Funcional +V  DC level Shifter V1 (-) Fonte Correntes Vout“Translação de nível DC”. AD DC Level. Andar 2ºAmP. Shifter Saída V2 Fonte Corrente e Ref de Tensão (+)Usa-se fazer correcções -V +VCC(azeramento) de modo que quandoambas as entradas do ampop foremzero, garantir que a saída também Último V1 Andaré zero. Interm.Evita que, com uma entrada nula, VBEa saída não seja nula. R1 Andar IE Vo deÉ aqui que são feitas as correcções de R2 Saídatensão e polarização de Entrada. -VEE15-03-2012 Por : Luís Timóteo 38
  39. 39. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741  Esquema Bloco Funcional  DC level Shifter“Translação ou referenciador de nível” (Cont.)Se soubermos qual o nível que devemos terá entrada do andar de saída Vo, e quais os +VCCvalores de V1, VBE e IE, podemos calcular R1por forma a que Vo seja zero. Último V1 Andar V1-Vo = VBE +IE.R1 Interm. VBE R1 Andar IE Vo deEm que V1-Vo representa a translação R2 Saídade nível. -VEE15-03-2012 Por : Luís Timóteo 39
  40. 40. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741  Esquema Bloco Funcional  DC level Shifter“Translação ou referenciador de nível” (Exemplo) +VCC Normalmente IE vem de uma fonte de corrente Constante. 1,8V V1Se o Transístor é de Silício VBE=0,6V VBE V1-V0 = VBE+IE.R1 R1 Neste caso V1=1,8V e IE= 2mA IE Vo 0V Logo: 1,8=0,6+(0,002xR1) 2mA -VEE Logo: R1=1,2/(0,002)= 60015-03-2012 Por : Luís Timóteo 40
  41. 41. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741  Esquema Bloco Funcional  Andar Saída +VO andar de saída é (-)normalmente um andar de V1 Fonte Correntespotência cuja finalidade é AD 2ºAmP. DC Level. Andar Vout Shifter Saídafornecer uma “grande” V2 Fonte Corrente e Ref de Tensãocorrente de saída (ganho em (+)corrente) e baixa impedância -Vde saída.Assim o andar de saída é um “Buffer” com ganho detensão unitário e elevado ganho em corrente.O andar de saída pode aparecer sob várias formas...15-03-2012 Por : Luís Timóteo 41
  42. 42. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741  Esquema Bloco Funcional +Vs  Andar Saída (Cont.) “Classe B Complementar”. T1 T2T1 e T3 constituem a saída.T2 e T4 são protecções de curto-circuito. IRL R1IRL é a corrente de saída através da Outputcarga e é fornecida quer por T1 quer porT3. R2Se IRL x R1 0,7V T2 entra em T4 RLcondução limitando a corrente em T1.O mesmo se aplica a R2 T4 e T3. T3 -Vs15-03-2012 Por : Luís Timóteo 42
  43. 43. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741  Esquema Bloco Funcional  Andar Saída “Amplificador “Cascode”. (Cascata) Q2Q1 está montado em EC e Q2 em BC.IC1= IE2, sendo ambos os transístores Q1 RLiguais. Rs  Com Q1 em Emissor Comum e Vs Q2 em Base Comum, tem um alto ganho em Tensão e corrente... Com a entrada de impedância média e a saída de impedância elevada.15-03-2012 Por : Luís Timóteo 43
  44. 44. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741  Esquema Bloco Funcional  Andar Saída 5 “Amplificador “Cascode”. 9 R1 R4 K18 10 3K 6 Esquema do CI MC1550, uma R3 amplificador “Cascode” constituído 3K Q2 Q3 8 por Q1, Q2 e Q3, e neste caso serve para o circuito CAG. R2 3K Q1 1 Substrato 4 D1 2 7 315-03-2012 Por : Luís Timóteo 44
  45. 45. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741  741 – Andar de SaídaO andar de saída consiste no par de complementar Q14 e Q20, e um andar de saída de classe AB composto de Q18 e Q19 onde é feito também o desacoplamento DC. Q15 e Q21 e dão Protecção de curto-circuito a Q14 e Q20. Q13A fornece corrente ao andar de saída.O objectivo do andar de saída é para fornecer um amplificador com uma baixa resistência de saída. Outro requisito do Andar de saída é a capacidade para dissipar as correntes de carga de grandes dimensões sem dissipar grandes quantidades de energia. Isto é feito através do andar de saída classe AB.15-03-2012 Por : Luís Timóteo 45
  46. 46. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 Amplificador Operacional Real- A741 “Esquema Eléctrico”15-03-2012 Por : Luís Timóteo 46
  47. 47. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 741- Análise DC” Corrente de Polarização de ReferênciaEsta corrente é gerada por Q11, Q12 e resistência R5. Destes, podemos escrever: Vcc Vbe Vbe ( Vee ) I REF R5 I REF 0,733mAA partir deste valor de IREF, a corrente no colector do Q10 pode ser calculada: I I C10 .R4 VT .ln REF I C10 18.421 A I C10 Este valor (IC10) é duas vezes o valor de I (que é usado mais tarde na análise DC.15-03-2012 Por : Luís Timóteo 47
  48. 48. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 741- Análise DC” Andar de EntradaUsando o valor de IC10 encontrado antes, a análise desenrola-se como mostrado no esquema.Esta análise é feita usando um espelho de corrente padrão de BJT´s, e as equações de livros didácticos de amplificadores diferenciais .15-03-2012 Por : Luís Timóteo 48
  49. 49. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 741- Análise DC” 2º Andar Amplificador Assumindo que (β) beta seja >> 0, a equação da corrente de polarização DC fica: IC13B 0,75.I REF I C13B 550 A I B17 I E17 .R8 Vbe I C16 I E16 16,2 A R915-03-2012 Por : Luís Timóteo 49
  50. 50. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 741- Análise DC” Andar Amplificador de Saída Assumindo o facto de que Q13A proporciona ¼ de IREF, resultam as seguinte saídas: I C 22 I E 22 0,25.IREF 180 A Se a Vbe é assumida como sendo 0,7 V, a corrente em R10 é 18μA que faz com que o seguinte: I C18 I E18 I C22 I R10 162 A Uma vez que a corrente de base de Q18 é IC18 / β = 162μA / 200: IC19 I E19 I R10 I B18 18,8 A15-03-2012 Por : Luís Timóteo 50
  51. 51. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 741- Análise DC” Tabela de ResultadosAbaixo está uma tabela que lista as correntes de colector de todos os transistores….. DC Collector Currents of the 741 op-amp (uA) Q1 9,5 Q8 19 Q13B 550 Q19 15,8 Q2 9,5 Q9 19 Q14 154 Q20 154 Q3 9,5 Q10 19 Q15 0 Q21 0 Q4 9,5 Q11 730 Q16 16,2 Q22 180 Q5 9,5 Q12 730 Q17 550 Q23 0 Q6 9,5 Q13A 180 Q18 165 Q24 0 Q7 10,515-03-2012 Por : Luís Timóteo 51
  52. 52. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 741- Análise de pequenos sinais” Para visualizar melhor as várias propriedades de pequenos sinais do Ampop μA741, construiu-se um simples circuito inversor á volta do ampop. Este circuito é o circuito que irá ser utilizado na análise que se segue. Ele tem um ganho de 100 (Rf / R).15-03-2012 Por : Luís Timóteo 52
  53. 53. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 741- Análise de pequenos sinais” Resposta em FrequênciaAo circuito do Ampop, é fornecido um sinal AC de 1mV de amplitude, e é realizada uma análise de frequência…O circuito amplificador inversor gera um ganho de 100 até atingir a frequência de 8 KHz. Após este ponto, começa a atenuar em 20 dB por década até atingir ganho unitário de 1MHz.15-03-2012 Por : Luís Timóteo 53
  54. 54. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 741- Análise de pequenos sinais” Análise de TransientesAo circuito do Ampop agora é fornecido um sinal sinusoidal de 1kHz com a amplitude de 1mV e é realizada uma análise transientes…O Ampop gera um sinal de 100mV que é o inverso exacto do sinal de entrada. Isto verifica se o Ampop está realmente amplificando o sinal de forma adequada, bem como inverter o sinal...15-03-2012 Por : Luís Timóteo 54
  55. 55. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 741- Análise Conclusões Finais O amplificador operacional μA741 é um circuito versátil, que não é adversamente afectado por interferências externas. Alterações em beta, valores de resistências e temperatura têm pouco efeito sobre o funcionamento do Ampop. A tecnologia continua a melhorar, os amplificadores CMOS estão começando a se tornar mais popular do que os seus primos usando BJT’s. Isto mostra o quão bem o uA741 foi projetado…No entanto…15-03-2012 Por : Luís Timóteo 55
  56. 56. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 Dúvidas?15-03-2012 Por : Luís Timóteo 56
  57. 57. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais - 741 Bibliografias http://www.calvin.edu/~pribeiro/courses/engr332/Handouts/741opAmp.ppt www.ate.uniovi.es/ribas/Docencia05_06/Electronica_y_automatismos_9047/Presentaciones/Amplificadores.pps http://www.cowardstereoview.com/analog/15-03-2012 Por : Luís Timóteo 57

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