Amplificador Operacional - Aula 12

137 ELETRÔNICA Amplificador Operacional Aula 12 Prof Me Daniel Rodrigues de Sousa 237 Amplificador Operacional Um amplificador operacional AOP é um amplificador com ganho muito elevado tendo dois terminais de entrada um designado por terminal inversor e o outro identificado por terminal não inversor A ten são de saída é a diferença entre as entradas e O amplificador operacional recebeu este nome porque foi projetado inicialmente para realizar operações matemáticas Esta é a base dos computadores analógicos onde os AOPs eram utilizados para realizar as operações matemáticas básicas adição subtração integração diferenciação e outras 337 Computador Analógico A mira Norden era um computador analógico ópticomecânico altamente sofisticado usado pela Força Aérea do Exército dos Estados Unidos durante a Segunda Guerra Mundial a Guerra da Coreia e a Guerra do Vietnã para ajudar o piloto de um avião bombardeiro a lançar bombas com precisão 437 Computador Analógico Computador analógico polonês AKAT1 1959 537 Computador Analógico Computador analógico TR10 anos 60 e 70 637 Amplificadores Básicos GAPRs K2W AOP com válvulas 1953 737 Amplificadores Básicos GAPRs modelo P45 AOP com transístores 1961 GAPRs modelo PP65 AOP com transístores incorporados numa embalagem comum 1962 837 Amplificadores Básicos ADIs HOS050 AOP em Circuito Integrado híbrido de alta velocidade 1979 Amplificador 741 Amplificador 741 1137 Amplificadores Básicos AOPs podem ser conectados em configurações de malha aberta ou de malha fechada Malha aberta uma configuração sem realimentação do retorno da saída do AOP à sua entrada O ganho do AOP de malha aberta geralmente excede 10000 Malha fechada uma configuração que tem um caminho de realimentação negativo do retorno de saída do AOP à sua entrada Realimentação negativa reduz o ganho e melhora muitas características do AOP 1237 Amplificadores Básicos AOPs podem ser conectados em configurações de malha aberta ou de malha fechada O ganho da malha fechada é sempre inferior ao ganho da malha aberta 1337 Amplificadores Básicos A entrada positiva produz uma saída que está em fase com o sinal aplicado enquanto a entrada negativa resulta numa saída com polaridade oposta Saída Entrada não inversora Entrada inversora 1437 Amplificadores Básicos Ri Resistência de entrada normalmente muito alta Ro Resistência de saída normalmente muito baixa Ad Ganho diferencial do amplificador Equivalente CA do circuito AOP a real b ideal 1537 Amplificadores Básicos A saída teórica dos amplificadores operacionais é dada por Onde AV é o ganho em malha aberta sendo muito alto 100000 para baixas frequências V SV PV NAV 1637 Amplificadores Básicos Considerando que para baixas frequências o ganho AV de um amplificador operacional é de 100000 qual a tensão teórica de saída se VP 1V e VN 0V V SV PV NAV 1737 Amplificadores Básicos VOH Tensão máxima que a saída do amplificador pode fornecer VOL Tensão mínima que a saída do amplificador pode fornecer Se a tensão de saída chega nos limites dizse que houve saturação Amplificador railtorail tensões limites iguais à tensão de alimentação Na prática a tensão de saída é limitada pela fonte de alimentação 1837 Comparador NãoInversor O alto ganho de tensão em malha aberta e o fenômeno da saturação permite que amplificadores operacionais sejam facilmente utilizados como comparadores de tensão Qual o menor valor de VP que provocará saturação Considere AV 100000 VOH VCC1 V e VCC 12 V V SV PV NAV 1937 Comparador NãoInversor No exemplo anterior a saída seria próxima de VCC se VP 110 μV 0 V próxima de VCC se VP 110 μV 0 V O circuito funciona como um comparador V SV PV NAV V PV OH AV 11 100000110μV 2037 Comparador NãoInversor O circuito funciona como um comparador V SV PV NAV 2137 Comparador NãoInversor Ao invés de ser aterrado o pino VN pode ser ligado a uma tensão de referência VRef qualquer Se VE VRef VS VOH Se VE VRef VS VOL V SV PV NAV 2237 Comparador Inversor Um comparador com lógica inversa pode ser obtido utilizando o pino VP como referência ao invés de VN Se VRef VE VS VOH Se VRef VE VS VOL V SV PV NAV Comparador Inversor 2437 Amplificador Inversor V o V 1 Rf R1 V o Rf R1 V 1 2537 Amplificador Inversor Circuito ca equivalente do AOP 2637 Terra Virtual Como Ri é muito grande podemos admitir que Vi 0V Isto implica que não há corrente na entrada do amplificador para o GND A tensão de saída é limitada pela fonte de alimenta ção ou seja apesar do ganho elevado típico deste dispositivo a saída nunca será maior que a alimentação 2737 Amplificador Não Inversor V o V 1 1 Rf R1 V o1 Rf R1V 1 2837 Multiplicador de Ganho Constante A Rf R1 Rc 1 1 R1 1 Rf Amplificador Inversor 2937 Multiplicador de Ganho Constante A1 Rf R1 Amplificador Não Inversor 3037 Multiplicador de Ganho Constante AA1A2A3 3137 Multiplicador de Ganho Constante A1 Rf R1 Rf R2 Rf R3 3237 Seguidor Unitário buffer Um circuito buffer fornece um meio de isolar o sinal de entrada de uma carga utilizando um estágio de ganho unitário sem inversão Vantagens Alta impedância de entrada Baixa impedância de saída Na prática estes circuitos serão montados usando resistores iguais R1 Rf para se evitar problemas com o ajuste de offset 3337 Seguidor Unitário buffer V oV 1 3437 Seguidor Unitário buffer O sinal de entrada pode ser fornecido em duas saídas diferentes A carga acoplada através de uma saída tem pouca ou nenhuma influência na outra saída 3537 Amplificador Somador V o Rf R1 V 1 Rf R2 V 2 Rf R3 V 3 3637 Integrador V ot 1 RCV 1tdt 3737 Diferenciador V otRCdV 1t dt