Amplificadores Operacionais-Funcionamento-Circuitos-e-Aplicações

Dispositivos de Circuitos Eletrônicos Aula 8 Prof Landulfo Silveira Jr landulfojuniorulifecombr Assunto da aula 11 e 12 AMPLIFICADORES OPERACIONAIS Funcionamento e parâmetros Circuitos básicos amplificador buffer e fonte controlada Amplificadores de sinal de alto ganho Amplificadores de instrumentação Amplificadores de potência Casadores de impedância buffers Derivadores e integradores Geradores de sinais Filtros ativos Controle de processos PD PI e PID Toda aplicação onde se requeira alto ganho tanto de sinal quanto de corrente Aplicações do Amp Op Objetivo Amplificar sinais diferentes às duas entradas Rejeitar sinais iguais às duas entradas Um Amp Op por dentro LM741 Parâmetros de um Amp Op ideal Impedância de entrada ri Impedância de saída ro 0 Ganho de tensão de malha aberta Avo Banda de passagem infinita B Características constantes a longo prazo e para condições ambientais diferentes Ganho de tensão de modo comum Avc 0 Ruído de entrada 0 Slewrate atraso de resposta nulo Tensão de offset de saída Voffset 0 es 0 se ee 0 Amplificador Operacional Ideal Alto ganho saturação independente do nível de sinal de entrada ganho de malha aberta Avo Não é possível controlar o ganho Funciona como um comparador de tensão Condição Vout V1 V2 Vs saturação V2 V1 Vs saturação V1 V2 Idealmente 0 porém devido ao Voffset pode ser Vs ou Vs Solução fechar a malha e aplicar realimentação negativa realimentação negativa em malha fechada Amplificador Operacional em Malha Aberta Curtocircuito virtual entre a entrada inversora e a entrada nãoinversora Ib 0 e Ed 0 Amplificador Inversor in f e s vf R R E E A Ganho de malha fechada Análise do circuito Amplificador Nãoinversor 1 in f in f in e s vf R R R R R E E A Ganho de malha fechada Inversor Ze EeIe Rin inversor diminui impedância de entrada Zs 0 Não inversor Ze EeIb nãoinversor possui impedância muito alta Zs 0 Impedâncias de Entrada Ze e Saída Zs Seguidor de Tensão ou buffer Somador Inversor Es Ee elevado Ze Exemplos de circuitos Inversor Nãoinversor com Amp Ops 1 1 0 1 in f vf R R A 3 3 2 2 1 1 E R R E R R E R R Es f f f Somador com alta impedância de entrada Ze Exemplos de circuitos Inversor Não inversor com Amp Ops Cada entrada é caracterizada por um buffer Objetivo aumentar a rejeição a sinais de modo comum sinais comuns às duas entradas Utilização amplificador de instrumentação 3 4 1 2 1 2 R R R R e e e A s d fazendose R4 R2 e R3 R1 Sinais de modo comum ruído por exemplo são rejeitados pois estão em ambas as entradas inversora e nãoinversora Amplificador Diferencial Baixa impedância de entrada depende dos resistores Impedâncias de entrada diferentes Ze1 R1 do lado inversor Ze2 R3 R4 do lado nãoinversor Para controle do ganho de malha fechada R4 e R2 devem variar igualmente potenciômetro duplo Limitações do Amplificador Diferencial Seguidor de tensão buffer nas entradas Há um aumento da impedância de entrada vista por cada fonte e1 e e2 Amplificador Diferencial Modificado Detector de Nível sem Histerese Detector de Nível com Histerese Objetivo do Comparador propiciar uma condição de saída binária em função da diferença de tensão entre as entradas inversora e não inversora Detector de nível Qual a função de R2 E dos diodos zener Aplicações Comparador de Tensão Para sinais senoidais C R j R jX R R E E A in in c in f e s vf dt C dE i c c t c c i dt C E 0 1 t e in s E dt R C E 0 1 Circuito Integrador Integrador para sinais quaisquer Rs é colocado em paralelo com capacitor Mantém Ec zero quando desligado condição inicial Limita o ganho em baixas frequências devido ao Xc alto Rs causa o aparecimento de uma frequência de corte quando Rs Xc Se f fc circuito inversor Se f fc integrador Integrador atua como um filtro passabaixas Integrador Prático R C Hz f s c 2 1 t e in s E dt R C E 0 1 Formas de onda em um Integrador dt C dE I I e e f f s f R E I dt R C dE E e f s j R C jX R R R E E A f c f in f e s vf Para sinais senoidais Circuito Derivador Derivador para sinais quaisquer Rin causa o aparecimento de uma frequência de corte quando Rin Xc Se f fc derivador Se f fc circuito inversor Rin é colocado em série com o capacitor Limita o ganho em altas frequências devido ao Xc baixo R C Hz f in c 2 1 Derivador atua como um filtro passaaltas Derivador Prático dt R C dE E e f s Formas de onda em um Derivador 1 No circuito inversor da figura abaixo determine a o ganho de tensão b o valor da tensão de saída c a corrente na carga considerando seu valor igual a 1 kΩ Exercícios 2 a No circuito abaixo determine os valores de RR RG e RB para que b Considerando os níveis de tensão de VR VG e VB como sendo níveis lógicos 0 ou 5 V o circuito poderia funcionar como um conversor digitalanalógico circuito que converte um valor lógico em valor de tensão analógico de 3 bits Justifique sua resposta através de cálculos Exercícios 20 60 40 0 B G R V V V V No amplificador de instrumentação abaixo considere que R2 R3 R4 R5 R6 R7 R7 é feito variável para balancear o circuito ajustes de offset e modo comum Mostre que o ganho de malha fechada para o sinal diferencial é 1 2 2 2 1 R R e e e A s s d Exercício Desafio Projetar um amplificador de instrumentação para um sensor de deformação strain gauge Projetar controladores PI e PD e indicar aplicações para cada um Projetar um conversor DA de 8 bits cuja saída esteja com 12V quando todas as entradas estiverem com nível lógico 1 5 V e indicar aplicações para esse circuito Orientações gerais do projeto serão dadas na próxima aula Baixar o software Tina para simulação de circuitos e auxiliar no desenvolvimento do projeto httpwwwticomtooltinatidescriptionArea Projeto Prático valerá 3 pontos na P2 Pósaula estudo de assuntos discutidos na aula e preparação para os assuntos das próximas aulas Ler os capítulos 14 e 16 Aplicações dos Amp Ops e CIs LinearesDigitais do livro BOYLESTAD Robert L NASHELSKY Louis Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos 8ª edição São Paulo Editora Pearson PrenticeHall 2004 pdf disponível no Ulife material complementar A 11ª edição está disponível em Minha Biblioteca Serão úteis no desenvolvimento do Projeto Prático Obrigado pela presença Boa semana a todos Abraços