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AMPLIFICADORES
OPERACIONAIS
GIGLLIARA SEGANTINI DE MENEZES
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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
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1.Conceitos fundamentais dos amplificadores
operacionais
1.1 Definição: O amplificador operacional (AOP) é um amplificador multiestágio, com entrada
diferencial, cujas características se aproximam às de um amplificador ideal (PERTENCE JÚNIOR, 2003).
Circuito integrado
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Porque operacional?
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INSTITUTO FEDERAL
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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
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Exemplo
A(Fator de Ganho) = 100.000
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V0 = -5V
1.Conceitos fundamentais dos amplificadores
operacionais
INSTITUTO FEDERAL
ESPÍRITO SANTO
1.3 Diagrama de Blocos simplificado do Amplificador Operacional
 O estágio intermediário: serve para compensar eventuais distúrbios operacionais entre
entrada e saída como, perda de amplitude de sinal e casamento de impedâncias
1.Conceitos fundamentais dos amplificadores
operacionais
1.4 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)
INSTITUTO FEDERAL
ESPÍRITO SANTO
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
INSTITUTO FEDERAL
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1.Conceitos fundamentais dos amplificadores
operacionais
1.6.3 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) é
estabelecida quando uma amostra do sinal de saída do
sistema é acrescentada a entrada deste mesmo sistema.
controle externo do ganho a ser estabelecido para uma
dada 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
INSTITUTO FEDERAL
ESPÍRITO SANTO
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.
INSTITUTO FEDERAL
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Exemplos
3- Para o circuito a seguir, determine:
a. A equação de Vo;
b. O valor de Vo para Va = 8V;
c. O valor de Vo para Va = 16V;
d. Os limites de variação de Va para que a
saída Vo não sature
Exemplos
4- Para o circuito a seguir, desenhe:
a. A tensão de saída Vo.
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4.Aplicações do Amplificador Operacional
4.1 Controle ON/OFF de Temperatura
PERGUNTAS
Referências
Básica
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>

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Amplificadores operacionais

  • 1. AMPLIFICADORES OPERACIONAIS GIGLLIARA SEGANTINI DE MENEZES E 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 FEDERAL ESPÍRITO SANTO 28 de setembro de 2015
  • 2. Lei de Ohm e Lei de Kirchhoff i1 + i4 = i2 + i3 INSTITUTO FEDERAL ESPÍRITO SANTO
  • 3. 1.Conceitos fundamentais dos amplificadores operacionais 1.1 Definição: O amplificador operacional (AOP) é um amplificador multiestágio, com entrada diferencial, 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 INSTITUTO FEDERAL ESPÍRITO SANTO Operações Matemáticas + , -, x , exp, log ...
  • 4. Composição Interna do amplificador operacional 741
  • 5. 1.Conceitos fundamentais dos amplificadores operacionais 1.2 Amplificador Diferencial: INSTITUTO FEDERAL ESPÍRITO SANTO 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
  • 6. Exemplo A(Fator de Ganho) = 100.000 Vo = ? V0 = 100.000[(4,75x10^-3) – (4,8x10^-3)] V0 = -5V
  • 7. 1.Conceitos fundamentais dos amplificadores operacionais INSTITUTO FEDERAL ESPÍRITO SANTO 1.3 Diagrama de Blocos simplificado do Amplificador Operacional  O estágio intermediário: serve para compensar eventuais distúrbios operacionais entre entrada e saída como, perda de amplitude de sinal e casamento de impedâncias
  • 8. 1.Conceitos fundamentais dos amplificadores operacionais 1.4 Símbolo e conexões INSTITUTO FEDERAL ESPÍRITO SANTO V+ = entrada não inversora (deslocamento de fase 0) V- = Entrada inversora (deslocamento de fase 180° ) Vs+ e Vs- = Alimentação simétrica Vout = Saída
  • 9. 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 INSTITUTO FEDERAL ESPÍRITO SANTO
  • 10. 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) INSTITUTO FEDERAL ESPÍRITO SANTO
  • 11. 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 INSTITUTO FEDERAL ESPÍRITO SANTO
  • 12. 1.Conceitos fundamentais dos amplificadores operacionais 1.6.3 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
  • 13. 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)
  • 14. 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 INSTITUTO FEDERAL ESPÍRITO SANTO A realimentação em um sistema (ou circuito) é estabelecida quando uma amostra do sinal de saída do sistema é acrescentada a entrada deste mesmo sistema. controle externo do ganho a ser estabelecido para uma dada configuração. (RN)
  • 15. 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 INSTITUTO FEDERAL ESPÍRITO SANTO
  • 16. INSTITUTO FEDERAL ESPÍRITO SANTO Nó a 3.1 Amplificador inversor
  • 17. INSTITUTO FEDERAL ESPÍRITO SANTO 3.2 Amplificador não inversor Nó a
  • 18. INSTITUTO FEDERAL ESPÍRITO SANTO 3.3 Amplificador somador inversor Nó a
  • 19. INSTITUTO FEDERAL ESPÍRITO SANTO 3.4 Amplificador somador não inversor Fórmula do AOP não inversor
  • 20. INSTITUTO FEDERAL ESPÍRITO SANTO 3. 5 Amplificador Subtrator ou Diferencial
  • 21. 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 INSTITUTO FEDERAL ESPÍRITO SANTO
  • 22. 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. INSTITUTO FEDERAL ESPÍRITO SANTO
  • 23. Exemplos 3- Para o circuito a seguir, determine: a. A equação de Vo; b. O valor de Vo para Va = 8V; c. O valor de Vo para Va = 16V; d. Os limites de variação de Va para que a saída Vo não sature
  • 24. Exemplos 4- Para o circuito a seguir, desenhe: a. A tensão de saída Vo. INSTITUTO FEDERAL ESPÍRITO SANTO
  • 25. 4.Aplicações do Amplificador Operacional 4.1 Controle ON/OFF de Temperatura
  • 27. Referências Básica 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>