Ampops -Amplificador Diferencial

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Amplificador diferencial usado nos circuitos de entrada dos Ampops.

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Ampops -Amplificador Diferencial

  1. 1. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificadores Operacionais Não concordo com o acordo ortográfico11-03-2012 Por : Luís Timóteo 1
  2. 2. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador DiferencialServe basicamente para amplificar a diferença entre dois sinais. Temduas entradas, V1 e V2, e duas possíveis saídas , VC1 e VC2, pelo queé composto por dois transistores. A sua aplicação é múltipla: em andares de entrada deAmpOps, Comparadores, Amplificadores de vídeo, receptoresbalanceados de linhas de transmissão de dados, amplificadores deacoplamento directo, amplificadores de corrente contínua, etc.Num Amplificador Diferencial ideal a saída é: +VCC Vo= Ad.Vd com Vd = (V1-V2) VC1 V1 Indicando que a saída depende da diferença dos sinais de entrada, daí : Amplificador Diferencial. V2 Também é conhecido por “Par Diferencial”. VC2O que acontece ao sinal de saída se ambas as entradas forem exactamente iguais? - VCC11-03-2012 Por : Luís Timóteo 2
  3. 3. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial Revisão de Montagens11-03-2012 Por : Luís Timóteo 3
  4. 4. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial  Revisão de Montagens: Resumo11-03-2012 Por : Luís Timóteo 4
  5. 5. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador DiferencialO Amplificador Diferencial é um circuito electrónico capaz de receber dois sinais aomesmo tempo e fornecer uma saída com o resultado que será a diferença amplificadadestes sinais.Embora tenhamos dito que um AD tem duas entradas e duas saídas, não éforçosamente necessário usarmos ambas as entradas e ambas as saídas…Há um grande número de possibilidades de aplicar sinais ásentradas e tirar os sinais na saída.O sinal de saída pode ser tomado entre os dois colectores ouentre casa um dos colectores e a massa.É uma combinação de transistores em montagem deemissor comum e seguidor de emissor…Pode ter entrada simples e saída Simples: Quando o sinal éaplicado á base de 1 dos transistores e a base do outro está ámassa, sendo a saída tirada entre um dos colectores e a massa.11-03-2012 Por : Luís Timóteo 5
  6. 6. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial Pode ter entrada simples e saída Diferencial: Quando o sinal é aplicado á base de 1 dos transistores e a base do outro está á massa, sendo a saída tirada entre os colectores dos transístores. Pode ter entrada Diferencial e saída Diferencial: Quando os sinais são aplicados a ambas ou entre ambas as bases dos transístores, e a saída tirada entre os colectores dos transístores. +VCC V out = Ad.(V1 – V2) Modo Comum: Quando sinais iguais em amplitude e Output Output fase, são aplicados em ambas as entradas 2 1 simultaneamente. V1 V2 Q1 Q2 -VEE11-03-2012 Por : Luís Timóteo 6
  7. 7. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial +VCC  Polarização DCPara se analisar a polarização DC, as entradas devem estar com um potencial de 0V (quiescente). Ic1 Ic2 RC1 RC2 Vo1 Vo2Ambos os emissores estão ligados á resistência RE, sendo este o motivo que Input V1 Q1 Q2 Input V2 faz com que a corrente IE seja comum. IE IESe os transistores forem perfeitamente VBE 2 2 VBE iguais, as correntes em cada emissor serão também iguais à metade da corrente IE. O RE valor de IE é calculado exactamente como IE se segue: VE -VEE (-0.7V) VEE – 0,7 IEIE = como IE1 = IE2 então IE = IE1 + IE2  IE = 2 IE1 logo IE1 = RE 2e IC1 = IC2 sendo IC1  IE  Vc1 = VCC - (IE/2).RC1  Vc2 = VCC - (IE/2).RC1  Vc1 – VC2= 0 2 VEE - VBEO que está correcto visto que Vd = (V1-V2) = 0 IE = RE11-03-2012 Por : Luís Timóteo 7
  8. 8. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial  Polarização Então se partilha a mesma resistência de Emissor e esta é comum a ambos os transistores, então quando um conduz mais, o outro terá de conduzir menos o mesmo valor!....11-03-2012 Por : Luís Timóteo 8
  9. 9. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial  Função de Transferência11-03-2012 Por : Luís Timóteo 9
  10. 10. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial  Entrada Simples- Saída Simples - Funcionamento  É um amplificador diferencial com uma entrada (base Q1) e uma só saída (colector de Q2).  A segunda entrada (base Q2), está á massa, e a segunda saída (colector de Q2), não é usada.  Q1 a nível de sinais actua como colector comum e Q2 como Base comum. +VCC  Funcionamento Com o desenvolvimento positivo do sinal na base de RC1 RC2 V saídaQ1, a corrente de Q1 aumenta, o que vaia causar odesenvolvimento de tensão positiva no topo de Input V1RE, sendo ao memo tempo sentida no emissor de Q2. Q1 Q2 Como a base de Q2 está á massa , este desenvolvimento positivo do sinal no emissor, vai Input V2 causar uma diminuição da corrente através de Q2 e RE a consequente diminuição da queda de tensão em RC2 o que se traduz numa elevação da tensão no colector de Q2. -VEE11-03-2012 Por : Luís Timóteo 10
  11. 11. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial  Entrada Simples- Saída Simples - Funcionamento Com o desenvolvimento negativo do sinal na base de Q1, a corrente de Q1 diminui, o que vaia causar o desenvolvimento de tensão negativa no topo de RE, sendo ao memo tempo sentida no emissor de Q2. Com este desenvolvimento negativo do sinal no emissor, vai causar um aumento da corrente através de Q2 e o consequente aumento da queda de tensão em RC2 o que se traduz numa +VCC diminuição da tensão no colector de Q2. No respeitante a entradas e saídas de sinais, o RC1 RC2 modo de funcionamento deste amplificador diferencial é similar a um amplificador de um Input V1 V saída Q1 Q2 simples transistor. Este tipo de montagem amplifica sinais DC e Input V2 AC, não tirando no entanto, partido das vantagens duma montagem de um Amplificador RE Diferencial. Vs = .V1 -VEE11-03-2012 Por : Luís Timóteo 11
  12. 12. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial +VCC  Entrada Simples- Saída Simples  Aplicando-se o sinal á entradas v1, estando v2 RC RC ligado á massa, e a saída no colector de Q2. Vo Input Vi Q1 Q2 Input V2 Q1 actua como Colector Comum e Q2 como Base comum. IE RE  A saída está e m fase com o sinal de entrada. -VEE RC .Vi VO = 2re11-03-2012 Por : Luís Timóteo 12
  13. 13. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial  Entrada Simples- Saída Diferencial +VCC Aplicando-se o sinal á entrada v1, estando v2 ligado á massa, a saída é tirada entre os colectores de Q1 e Q2. RC1 RC2 Vout1 Vout2Q1 actua como Colector comum e Q2 como Base comum. Q1 Q2O sinais nos colectores estão em oposição de fase, logo a amplitude entre eles é o Input V1 Input V2 dobro do que seria entre qualquer um e a RE massa. -VEE A saída é retirada entre os colectores dos dois transistores (modo diferencial) sendo a polaridade ao critério do utilizador. Semiciclo positivoVs = .RC (-Vout1) –(+ Vout2)= -2 Vout1 V saída = Vout1 – Vout2 Semiciclo negativo hie (+Vout1) –(- Vout2)= 2 Vout111-03-2012 Por : Luís Timóteo 13
  14. 14. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial  Entrada Simples- Saída Diferencial  Aplicando-se o sinal á entrada v1, estando v2 ligado á massa, a saída é tirada entre os colectores de Q1 e Q2. +VCC RC .V1 VO = -RC .V1 - VO 2 re’ 2 re’ RC RC (VO1) (VO2) Input V1 Q1 Q2 Input V2 O sinais nos colectores estão em oposição de fase, logo a amplitude entre eles é o dobro do que seria entre RE IE qualquer um e a massa. -VEE  A saída é retirada entre os colectores dos dois transístores (modo diferencial) sendo a polaridade ao critério do utilizador. Semiciclo positivo (-Vout1) –(+ Vout2)= -2 Vout1 V carga= Vout1 – Vout2 Semiciclo negativo (+Vout1) –(- Vout2)= 2 Vout111-03-2012 Por : Luís Timóteo 14
  15. 15. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial + Vin 0V Amplificador Diferencial - VE -0,6V Entrada Simples – Saída Diferencial Vout 1 Vout 2Q1 actua como Emissor comum com tensão de Colector desfasada 180º em relação á entrada. +VCC Vout1- Vout2A saída de Q2 está em fase com a entrada, como no anterior. Vin Vout1 Vout2 Q1 Q2 VEOs dois sinais de saída estão desfasados 180º. -VEE11-03-2012 Por : Luís Timóteo 15
  16. 16. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial + Amplificador Diferencial Vin 0V - Entrada Simples – Saída Diferencial VE -0,6V Vout 1  A carga pode ser colocada entre uma das saídas e a Vout 2 massa ou entre as duas saídas . +VCC Neste último caso o sinal é o dobro do de uma Vout1- Vout2 só saída. V carga= Vout1 – Vout2 Vout1 Vout2 Semiciclo positivo Q1 Q2 Vin (-Vout1) –(+ Vout2)= -2 Vout1 VE Semiciclo negativo (+Vout1) –(- Vout2)= 2 Vout1 -VEE11-03-2012 Por : Luís Timóteo 16
  17. 17. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial +  Entrada Diferencial- Saída Diferencial Vin 0V - +VCC VE  Neste circuito utilizam-se as vantagens dos Amplificadores Diferenciais: Vout 1 Vout 2 Tem dois sinais de entrada e é Vo1 Vo2 este o modo de funcionamento + + que dá o nome ao Amplificador - Vout1 Vout2 Diferencial. V1=Vin/2 V2=Vin/2 Q1 Q2 Vin 0 tT/2 T/2 tT 0 t V out = Ad.(V1 – V2) T/2 T V out =  .(V1 – V2) -VEE11-03-2012 Por : Luís Timóteo 17
  18. 18. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial  Entrada Diferencial – Saída Diferencial Vejamos o que acontece quando os dois sinais são iguais, excepto na fase. V1 desfasado 180º de V2 sendo a diferença o dobro de cada um. +VCCPodemos verificar o circuito com cada um dos sinais de entrada, separadamente. Vout V1 V2Aplicando o Teorema da Q1 Q2 sobreposição para: V 1 e V2 = 0 Depois V 1 = 0 e V2  0 -VEE11-03-2012 Por : Luís Timóteo 18
  19. 19. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial  Entrada Diferencial – Saída Diferencial  1º Caso V10 e V2=0 V1 VC1 VE1=VE2 VC2 Gerado por +VCC influência de +V V1 -0,6V T/2 T IC1 IC2 -V Vout V1 V2  2º Caso V1=0 e V2  0 Q1 Q2 V2 VC2 VE2= VE1 VC1 Gerado por +V influência de IE1 IE2 V2 -0,6V IE RE T/2 T -VEE -V  Para 0TT/2 o colector de Q1 tem -2V (EX) e o de Q2 =+2V  Para 0TT/2 Vout = (V1 – V2) = (-2)-(+2)= -4V. Devido ao desfasamento de V1 e V2.11-03-2012 Por : Luís Timóteo 19
  20. 20. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial Entrada Diferencial- Saída Diferencial  Teorema da Bissecção O amplificador diferencial é equivalente ao amplificador de emissor comum em que o sinal diferencial é aplicado às bases de Q1 e de Q2 de forma complementar. Ou seja à base de Q1 é aplicado um sinal Vd/2 e à base de Q2 é aplicado um sinal –Vd/2. +VCCPorque o circuito é simétrico a tensão no ponto 0V (sinal) comum dos dois emissores é 0 volts. Assim RC1 RC2 pudemos representar o circuito equivalente ao VC1 VC2 circuito da figura. Input V1 Q1 Q2 Input V2 RC1 RC2 Vd Vd VC1 VC2 +2 - 2 Input V1 Q1 Q1 Input V2 0V IE RE (sinal) Vd Vd +2 - 2 -VEE11-03-2012 Por : Luís Timóteo 20
  21. 21. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial  Entrada Diferencial- Saída Diferencial V1 + 0V - Neste circuito utilizam-se as vantagens dos Amplificadores Diferenciais: +VCC V2 Tem dois sinais de entrada e é este o Vout 1 modo de funcionamento que dá o nome Vout 2 ao Amplificador Diferencial. Vo1 Vo2 V out = Ad.(V1 – V2) + + - Vout1 Vout2 V out =  .(V1 – V2) V1=Vin/2 V2=-Vin/2 Q1 Q2 Vin IE1 IE2 0 tT/2 T/2 tT 0 t IE T/2 T IE1+ IE2 Ad = hfe.RC/2.hie Ad = RC/2.re’ com re’ com re’=hie/hfe = 25mV/IE a 25ºC -VEE11-03-2012 Por : Luís Timóteo 21
  22. 22. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial +  Entrada Diferencial - Saída Diferencial P2 0V - + O efeito de V1 e V2 em oposição de fase e em que se um transistor P1 0V - conduz mais, o outro conduz menos na mesma proporção. VE VRL2 VRL1 - VRL1 VRL2 Também as tensões nos colectores estão em oposição, logo somam-se.11-03-2012 Por : Luís Timóteo 22
  23. 23. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial +VCC  Modo Comum Ic1 RC2 Ic2 Considere-se agora que as tensões V1 e V2 RC1 Vo1 Vo2 aumentam v/2. A tensão diferencial Vd permanece zero enquanto que IC1 e IC2 Input V1 Q2 Input V2 Q1 continuam iguais. IE IE VBE VBE Contudo, devido á presença de RE, IC1 e IC2 2 2 têm uma ligeira variação IC. Aparecem variações de IC no emissor e portanto a IE RE VE corrente em RE cresce 2IC. (-0.7V) -VEE A tensão VE deixa de ser constante, devendo crescer 2REIC.  IC IC Neste caso em que se aplicam sinais iguais a RC1 RC2 Vo1 Vo2 ambas as entradas chama-se “Modo Comum” e Q1 Q2 Input V1 Input V2 segue-se o modelo para pequenos sinais... VE v v V  IC E  IC 2 Assim o circuito equivalente a nível de pequenos 2 2RE 2RE sinais, será: Vd = 011-03-2012 Por : Luís Timóteo 23
  24. 24. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial  Modo Comum  Neste caso, os sinais de entrada são exactamente iguais… Q1 e Q2 conduzem de igual modo, variam as tensões de Emissor/Colector em relação á massa, mas em modo diferencial (entre colectores) são zero “0”. Neste caso a resistência RE foi substituída por uma fonte de corrente constante com diodo de Zener...11-03-2012 Por : Luís Timóteo 24
  25. 25. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial  Modo Comum É quando aplicamos o mesmo sinal em ambas entradas, podendo ser tambémsinais de mesmo potencial e de 0º de desfasamento entre si. Como a voltagem de saída é: V out = Ad.(V1 – V2)….=0 +VCC RC Vs Q1 Q2 Input V1 IE IE Input V2 2 2 RE IE -VEE11-03-2012 Por : Luís Timóteo 25
  26. 26. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial  Modo Comum +VCC RC Vs Q1 Q2 Input V1 IE IE Input V2 2 2 RE IE -VEE O que quer dizer que aplicando sinais iguais a ambas as entradas de um A.D. a saída será muito pequena dependendo do ib , pois teoricamente deveria ser “0”.11-03-2012 Por : Luís Timóteo 26
  27. 27. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial  Análise AC Aplicando-se os sinais às entradas v1 e v2, podemos realizar agora a análise do circuito. +VCCUsaremos, para isto, o teorema da sobreposição (analisar cada entrada separadamente e logo após, somar os resultados). RC Vs Q1 Q2 Input V1 Input V2 IE IE 2 2 IE RE -VEE  A saída está em fase com o sinal de entrada. RC Av1 = 2re11-03-2012 Por : Luís Timóteo 27
  28. 28. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial  Análise AC Repetimos os mesmos passo descritos anteriormente, só que agora considerando o sinal aplicado em v2 e v1 á terra. O ganho agora será : +VCC RC Vs Q1 Q2 Input V1 Input V2 IE IE 2 2 IE RE -VEE  A saída está em desfasada 180º do sinal de entrada. -RC Av2 = 2re11-03-2012 Por : Luís Timóteo 28
  29. 29. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial  Análise AC +VCC RC Vs Q1 Q2 Input V1 Input V2 IE IE 2 2 IE RE -VEE  O que quer dizer que a saída será a diferença de (V1-V2) vezes o ganho.11-03-2012 Por : Luís Timóteo 29
  30. 30. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial Real Para que o funcionamento do AD fosse como acabamos de ver a saída seria: Vout = Ad.(V1 – V2) +VCC Mas para isso são necessárias três condições: IC1 RC1 RC2 IC2 Vout  Q1 exactamente igual a Q2. 0 t V1 Q1 Q2 V2 0 t RC1 e RC2 exactamente iguais. T/2 T T/2 T IE1 IE2 IE1=IE2→IE= (IE1+E2) =K. IE RE -VEE Na prática isto é impossível de conseguir, visto não haver dois elementos iguais.11-03-2012 Por : Luís Timóteo 30
  31. 31. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial Real Sendo assim o sinal de saída do AD não será apenas: Vout = Ad.(V1 – V2) Mas dependerá também do nível médio do sinal de entrada. Será: Vout = Ad.Vd+Ac.Vc  Ad – Ganho diferencial.  Ac – Ganho modo comum.  Vd – Voltagem diferencial = (V1-V2).  Vc – Voltagem de modo comum = ½(V1+V2). Assim Temos: Vout = Ad.(V1-V2)+Ac.(V1+V2)/211-03-2012 Por : Luís Timóteo 31
  32. 32. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial Real + Vin 0V - VE -0,6V +VCC Vout 1 Vout 2 Vo1 Vo2 + + Vout1 Vout2 - V1 V2 Q1 Q2 V1 V2 t 0 tT/2 0 t 0 T/2 T T/2 T -VEE11-03-2012 Por : Luís Timóteo 32
  33. 33. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial  Os sinais podem não estar exactamente em oposição de fase…mas… +VCC V1 IC1 IC2 Vout V1 V2 Q1 Q2 V2 E 60 Hz RE 720 Hz -VEE Vout 720 Hz Porque é que a saída de 60 Hz foi eliminada?11-03-2012 Por : Luís Timóteo 33
  34. 34. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial +VCC Amplificador Diferencial Real IC1 IC2  Cálculo do Ad A nível de sinais o ponto E está á massa (Emissor Vout V1 V2 Comum). Q1 Q2 VOut= Ad.(V1-V2) E  Então a nível de sinais o circuito para cada transístor será: RE Vi/2 usa-se como artificio devido ao par -VEE em oposição de fase. vem: Vi1= -Vi2 = Vi/2 +VCC O ganho em Tensão em EC é:-hfe .RC. iB Av= hie iB RL Vo -hfe .RC Vo Neste caso: AV = = Vi/2 hie Vi/2 Q1 Logo: Ad = Vi = 2 hfe .RC Vo 1 hie11-03-2012 Por : Luís Timóteo 34
  35. 35. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial Real +VCC  Cálculo do Ad. IC1 RC1 RC2 IC2 0 t Vout 0 t A nível de sinais o ponto E está á massa V1 V2 (Emissor Comum). T/2 T Q1 Q2 T/2 T E IE1 VOut = Ad.(V1-V2) IE IE2 RE O ganho em Tensão é: -VEE hfe .RC Ad = hfe.RC/2.hie com re’=hie/hfe Ad= 2.hie re’= resistência incremental da junção base emissor. RC Ou: Ad = Ad = RC/2.re’ com re’ = 25mV/IE a 25ºC 2.re’11-03-2012 Por : Luís Timóteo 35
  36. 36. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial Real Medição de Ad Na prática sabemos que a saída de um AD é dada por: Vout = Ad.Vd+Ac.Vc Aplicando á entrada do AD dois sinais: V1= -V2 = 0,5V Vem: Vd = (V1-V2) =1 Volt. e: Vc = (V1+V2)½ = 0 Volt. Logo vem: Vout = Ad.1+Ac.0 Vout = Ad.1 Se medirmos a tensão na saída, temos o Ganho Ad em valor absoluto.11-03-2012 Por : Luís Timóteo 36
  37. 37. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial +VC Amplificador Diferencial Real C  Cálculo do Ac IC1 IC2 Vout VOut= Ad.(V1-V2) + Ac.Vc V1 V2 Então a nível de sinais o circuito para cada Q1 Q2 transístor será: E  Para o cálculo do Ac em montagem EC c/ RE seria:Vi1= Vi2 = Vi (Iguais e em fase) RE 2RE usa-se como artifício devido ao par sendo -VEE os sinais iguais IE= IE1+IE2. +VCC Neste caso em cada Q: AV = hfe .RL (1+hfe).RE RL Logo: Ac = Avt= hfe .RL ≈ RC Vo (1+hfe).2RE 2RE Q1 Vi Quanto maior RE menor Ac... IE1 Que num A.D. é o que se pretende, idealmente zero, visto que as 2RE entradas são iguais, então a sua diferença será zero!...11-03-2012 Por : Luís Timóteo 37
  38. 38. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial Real Medição de Ac Vout = Ad.Vd+Ac.Vc Aplicando á entrada do AD dois sinais: V1= V2 = 1 V Vem: Vd = (V1-V2) =0 Volt. e: Vc = (V1+V2)½ = 1 Volt. Logo vem: Vout = Ad.0+Ac.1 Vout = Ac.1 Se medirmos a tensão na saída, temos o Ganho Ac em valor absoluto.11-03-2012 Por : Luís Timóteo 38
  39. 39. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial Real Relacção de Rejeição em Modo Comum - CMRR Já vimos que na prática : Vout = Ad.Vd+Ac.Vc O ideal seria: Vout = Ad.Vd Verificamos que quanto menor for Ac (Ganho Modo Comum) e que depende das características intrínsecas da montagem, mais próximo do ideal se torna o AD. Ad dB’s (Decibeis) Então: CMRR(*) = 20 log Ac Assim. Quanto maior for a CMRR de um AD, tanto mais ele se aproxima do ideal. (*) Common Mode Rejection Ratio11-03-2012 Por : Luís Timóteo 39
  40. 40. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial Real  Diminuição do ganho em Modo Comum. +VCC RC Ac = re’+2RE RC1 RC2 IC2 IC1 A única forma de reduzir Ac era aumentar RE t Vout t o mais possível, para . 0 0 V1 V2 T/2 T Q1 Q2 T/2 T Pretende-se uma RE elevada e uma corrente constante... IE1 IE2 Na prática é contraproducente, alteraria o ponto IE de funcionamento dos transístores e baixaria o .001A ganho diferencial geral!... -VEE Então usa-se uma fonte de corrente constante que tem essas características!...Corrente constante, alta impedância!...11-03-2012 Por : Luís Timóteo 40
  41. 41. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial RealDiminuição do Ganho em Modo Comum AcA única forma de reduzir Ac era aumentar RE o mais possível, para . +VCC Na prática é contraproducente, levaria com quedas de tensão em RE e fontes V Out elevadas. V1 V2 Q1 Q2 Pretende-se uma RE elevada e uma corrente constante, logo usa- se uma fonte de corrente RE .001A constante ... Que tem R infinita e corrente constante… -VEE11-03-2012 Por : Luís Timóteo 41
  42. 42. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial Diminuição do Ganho em Modo Comum Ac Neste circuito a fonte de corrente constante fornece uma corrente que é +VCC independente dos sinais de entrada. V1 V2 Q1 Q2 0,5mA 0,5mA 1 mA Q3 VBE 0,6v RE -5,6V 5KΩ -VEE11-03-2012 Por : Luís Timóteo 42
  43. 43. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial Real  Diminuição do ganho em Modo Comum.Neste circuito a fonte de corrente é independente dadossinais de entrada. (Espelho de corrente) +VCC Rx IE = IE1 + IE2 V1 Q1 Q2 V2 IE IE 2 (VCC-VEE) - VBE 2 IE = IE RX VBE Q3 0,6v -VEE11-03-2012 Por : Luís Timóteo 43
  44. 44. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial Amplificador Diferencial Prático Neste circuito a corrente é independente dos sinais de entrada. +VCC I = IE1 + IE2 Thevenin IC1 RC1 RC2 IC2 R1 VEE I R1 + R2 Rs R1//R2 Vo1 Vo2 Q3 Q1 Q2 IE1 IE2 R3 V2 V1 I Q3 R1 -VEE 1 R2 R2 I= R3 x VEE R3 R1 + R2 -VEE11-03-2012 Por : Luís Timóteo 44
  45. 45. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial  Vantagens do Amplificador DiferencialRejeição de sinais iguais. Não precisa acoplamento Rc parao sinal de entrada.(*)Como as componentes comuns se anulam na saída(oposição de fase) também não precisa de acoplamento Rcna saída. (*) É usado como andar de entrada de CI’s.  Grande estabilidade Térmica. Vo1 Vo2 Vc1 Vc2  As eventuais variações anulam-se. (*) Vout = Vo1-Vo2 Vo1= V1.A1.Cost + VC1 Vo2= V2.A2.(Cost + )+VC2Desfasado 180º11-03-2012 Por : Luís Timóteo 45
  46. 46. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial  Vantagens do Amplificador Diferencial Rejeição de sinais iguais. Não precisa acoplamento Rc para o sinal de entrada. Como as componentes comuns se anulam na saída (oposição de fase) também não precisa de acoplamento por condensador na saída, chegando par isso o acoplamento Resistivo em vez de RC.  É usado como andar de entrada de CI’s.  Grande estabilidade Térmica. Os seus transistores estão montados fisicamente muito próximos pelo que as variações de temperatura afecta ambos, mantendo a saída constante. Filtros Passa-Baixo e conversores A/D Com entradas diferenciais. Isoladores de RF.  Osciloscópios e control de motores servo11-03-2012 Por : Luís Timóteo 46
  47. 47. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial  PerguntasQuantas entradas e saídas são possíveis num Amplificador Diferencial?Quais as duas configurações de amplificadores a transistores que são combinadas num amplificador de diferencial de um simples transistor, com dupla entrada e saída simples?Qual será o sinal de saída de um amplificador diferencial se as duas entradas estiverem em fase e forem de igual amplitude?Qual será o sinal de saída de um amplificador diferencial se as duas entradas forem de igual amplitude e desfasadas 180º?Qual será o sinal de saída de um amplificador diferencial se só for usada uma das entradas?Qual será o sinal de saída de um amplificador diferencial se as duas entradas tiverem a mesma amplitude mas que não estejam nem em fase nem desfasadas 180º?11-03-2012 Por : Luís Timóteo 47
  48. 48. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Amplificador Diferencial  Montagens do Amplificador Diferencial Cascode +VCC Darlington V1 V2 Q1 Q2 FET MOSFET11-03-2012 Por : Luís Timóteo 48
  49. 49. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Dúvidas?11-03-2012 Por : Luís Timóteo 49
  50. 50. Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Par Diferencial Bibliografias http://pt.wikipedia.org/wiki/Amplificador_diferencial http://paginas.fe.up.pt/~fff/Homepage/Ficheiros/ADM_vol1_Mar04.pdf http://www.ece.mtu.edu/faculty/goel/EE-4232/Diff-Amps.pdf http://www.williamson-labs.com/480_xtor.htm11-03-2012 Por : Luís Timóteo 50

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