A apresentação está carregando. Por favor, espere

A apresentação está carregando. Por favor, espere

APLICAÇÕES COM AMP- OP Prof. Marcelo de Oliveira Rosa.

Apresentações semelhantes


Apresentação em tema: "APLICAÇÕES COM AMP- OP Prof. Marcelo de Oliveira Rosa."— Transcrição da apresentação:

1 APLICAÇÕES COM AMP- OP Prof. Marcelo de Oliveira Rosa

2 Aplicações com Amp-Op Amplificador Inversor

3 Aplicações com Amp-Op Amplificador Inversor O resistor R 2 é um resistor que conecta a saída à entrada do circuito. realimentação Caracteriza uma realimentação Como conecta a saída a entrada negativa, é chamada de realimentação negativa.

4 Aplicações com Amp-Op Amplificador Inversor Análise do circuito Considere que o ganho do amp-op (A) seja infinito. Sabemos que: v out = A (v + – v - ) Isso implica em:

5 Aplicações com Amp-Op Amplificador Inversor Análise do circuito Considere que o ganho do amp-op (A) seja infinito. Sabemos que: v out = A (v + – v - ) Isso implica em: v + – v - = v out /A = 0 v - = v + Conceito de curto circuito virtual Conceito de curto circuito virtual Como v - segue v +, aparece um curto-circuito virtual durante a operação do amp-op ideal.

6 Aplicações com Amp-Op Amplificador Inversor Análise do circuito Considere que o ganho do amp-op (A) seja infinito. Sabemos que: v out = A (v + – v - ) Isso implica em: v + – v - = v out /A = 0 v - = v + Curto circuito virtual

7 Aplicações com Amp-Op Amplificador Inversor curto circuito virtual Conceito de curto circuito virtual Como v - segue v +, aparece um curto-circuito virtual durante a operação do amp-op ideal. Não existe um fio ligando v - e v +. Isso ocorre devido a representação teórica do dispositivo e a suposição do ganho em circuito aberto infinito.

8 Aplicações com Amp-Op Amplificador Inversor Análise do circuito A corrente de entrada é: i 1 = (v in – v + ) R 1 = v in / R 1 E para onde vai esta corrente?

9 Aplicações com Amp-Op Amplificador Inversor Análise do circuito A corrente de entrada é: i 1 = (v in – v + ) R 1 = v in / R 1 E para onde vai esta corrente? Como a impedância de entrada do ampop ideal é infinita, não há corrente entrando no dispositivo. Logo essa corrente i 1 deve seguir para o resistor R 2. No resistor R 2 temos: v out – v + = – i 1 R 2 v out – 0 = –( v in / R 1 ) R 2

10 Aplicações com Amp-Op Amplificador Inversor Análise do circuito Logo: v out / v in = – R 2 / R 1 = G G é o ganho em circuito fechado (com realimentação) É diferente do ganho A (em circuito aberto) depende A amplificação depende apenas da relação entre os resistores R 1 e R 2. O sinal negativo significa que esta configuração de amplificador inverte o sinal de entrada na saída. inversor Daí o termo amplificador inversor.

11 Aplicações com Amp-Op Amplificador Inversor Análise do circuito E se o ganho A fosse finito? Calculem...

12 Aplicações com Amp-Op Amplificador Inversor Análise do circuito E se o ganho A fosse finito? v out = A (v + – v - ) (v + – v - ) = v out / A Mas como v + (entrada positiva do amp-op) está aterrado v - = – v out /A A corrente de entrada é: i 1 = (v in – v - ) / R 1 = (v in + v out /A) / R 1

13 Aplicações com Amp-Op Amplificador Inversor Análise do circuito A corrente de entrada é: i 1 = (v i – v 1 ) R 1 = (v i + v o /A) / R 1 Com a impedância infinita, a corrente flui para o resistor R 2 (como antes), onde temos: v out – v - = – i 1 R 2 v out + v out /A = – (v in + v out /A) R 2 / R 1 Reorganizando, temos:

14 Aplicações com Amp-Op Amplificador Inversor Análise do circuito Se A >> (1 + R 2 /R 1 ), retornamos a v out /v in = - R 2 /R 1.

15 Aplicações com Amp-Op Amplificador Inversor A impedância de entrada (R i ) no amp-op ideal, na configuração amplificador inversor, é R 1. Para evitar que o amp-op perda de tensão na entrada, R i R 1. Assim, ganhos elevados (G) do amplificador inversor significam...

16 Aplicações com Amp-Op Amplificador Inversor A impedância de entrada (R i ) no amp-op ideal, na configuração amplificador inversor, é R 1. Para evitar que o amp-op perda de tensão na entrada, R i R 1. valores proibitivos de R 2 Assim, ganhos elevados (G) do amplificador inversor significam valores proibitivos de R 2.

17 Aplicações com Amp-Op Amplificador Inversor Solução:

18 Aplicações com Amp-Op Amplificador Inversor Solução: A corrente nos resistores R 1 e R 2 é a mesma: i 1 = i 2 = v in / R 1 No ponto de encontros dos resistores temos: Chamá-lo-emos de ponto x. v - – v x = i 1 R 2 v x = – v in R 2 / R 1 A corrente no resistor R 3 é 0 – v x = i 3 R 3 i3 = v in R 2 / (R 1 R 3 )

19 Aplicações com Amp-Op Amplificador Inversor Solução: No resistor R4 temos a seguinte ddp: v x – v o = i 4 R 4 v out = v x – (i 2 + i 3 ) R 4 v out = - (R 2 /R 1 ) v i – [v in /R 1 + (v in R 2 )/ (R 1 R 3 )] R 4 Manipulando, temos: G = v out /v in = – (R 2 /R 1 )[1 + (R 4 /R 2 ) + (R 4 /R 3 )] Agora temos 3 resistores para manipular (graus de liberdade) para atender uma especificação de G.

20 Aplicações com Amp-Op Amplificador Inversor Note que R 2 e R 3 estão em paralelo Por quê? Com isso, um desbalanço desses valores produz diretamente um desbalanço de corrente. Essa corrente adicional puxada em R 3 permite uma tensão elevada em v o com resistores não tão elevados.

21 Aplicações com Amp-Op Amplificador Não-Inversor

22 Aplicações com Amp-Op Amplificador Não-Inversor Análise do circuito Fazendo as mesmas considerações do amp-op ideal: v - = v + Calculando a corrente no resistor R 1 v in – 0 = i 1 R 1 i 1 = v in / R 1 Pela impedância interna do amp-op ser infinita v out – v in = i 2 R 2 = v in (R 2 / R 1 ) Ou seja G = v out / v in = (1 + R 2 /R 1 )

23 Aplicações com Amp-Op Amplificador Não-Inversor Análise do circuito Note que uma fração da tensão de saída retorna para a porta inversora do amp-op v - = v in = v out [R 1 /(R 1 + R 2 )] forçam Então, o ganho infinito – e curto circuito virtual – forçam a entrada a saída a produzir tensão proporcional a v out = (1 + R 2 /R 1 ) v in. Tudo para garantir que v + – v - = 0. realimentação degenerativa Conceito de realimentação degenerativa.

24 Aplicações com Amp-Op Seguidor de fonte

25 Aplicações com Amp-Op Seguidor de fonte Do amplificador não-inversor temos: v out = (1 + R 2 /R 1 ) v in usamos o amplificador não-inversor como referência pois o circuito é estruturalmente o mesmo. Por comparação, temos: R 2 = zero R 1 = Logo, v 0ut = v in.

26 Aplicações com Amp-Op Seguidor de fonte Qual o uso: Casamento de impedância Conecta circuitos de alta impedância (resistência) com circuitos de baixa impedância. Evita perdas de tensão e corrente nessa conexão. Amp-op tem: alta impedância de entrada. baixa impedância de saída.

27 Aplicações com Amp-Op Somador

28 Aplicações com Amp-Op Somador inversor Configuração estruturalmente simular ao amplificador inversor. Por causa do terra virtual, temos: i 1 = v 1 /R 1 i 2 = v 2 /R 2 i 3 = v 3 /R 3 A soma das correntes (I = i 1 + i 2 + i 3 ) segue por R f. Logo v out = - i R f = - [(R f /R 1 ) v 1 + (R f /R 2 ) v 2 + (R f /R 3 ) v 3 ]

29 Aplicações com Amp-Op Somador v out = - i R f = - [(R f /R 1 ) v 1 + (R f /R 2 ) v 2 + (R f /R 3 ) v 3 ] Soma ponderada de v 1, v 2 e v 3. Note que não conseguimos subtrair. cascatear Para fazer isto, basta cascatear dois somadores: Os coeficientes do 1º somador produzirão termos +coef. Os coeficientes do 2º somador produzirão termos –coef. coef = R realimentação /R x.

30 Aplicações com Amp-Op Comparador

31 Aplicações com Amp-Op Comparador ganho muito alto Lembre que o Amp-Op possui um ganho em malha aberta muito alto (ideal = ) Assim, qualquer diferença (V in – V ref ) é amplificada significativamente. Podemos ter V out = ?

32 Aplicações com Amp-Op Comparador satura Quando a saída é muito alta, o amp-op satura. É um ceifamento a partir de tensões limites Tensão de saturação. Logo V in >V ref V out = V sat+ V in

33 Aplicações com Amp-Op Comparador Analise (V o x V i ) o circuito abaixo para V cc = 12V, V in = 10 sen(ωt), V sat = 12V

34 Aplicações com Amp-Op Integrador e Diferenciador

35 Aplicações com Amp-Op Integrador e Diferenciador Generalizando o amplificador inversor: v out /v in = - z 2 /z 1. z 1 e z 2 podem ser circuitos passivos com: Indutor Capacitor Resistor

36 Aplicações com Amp-Op Integrador Ou integrador de Miller.

37 Aplicações com Amp-Op Integrador Suavização de sinais (passa-baixa) Neste caso: z 1 = R z 2 = 1/(sC) = 1 /(jωC) Da transformada de Laplace (ou de Fourier). Ou seja: v out / v in = - 1 / (sRC) = - 1 / (jωRC) Que é a expressão de uma integral e permite análises no domínio da freqüência.

38 Aplicações com Amp-Op Integrador No tempo: i r (t) = v in (t)/R Devido ao terra virtual Esta corrente passa totalmente pelo capacitor. v c (t) = V c + (1/C) 0 t i r (τ) dτ V c é carga inicial no capacitor. Naturalmente v o (t) = - v c (t) Então: v out (t) = - (1/RC ) 0 t v in (t) dt + V c v out = - v in / (sRC)

39 Aplicações com Amp-Op Integrador O que acontece se um sinal contínuo é aplicado na entrada?

40 Aplicações com Amp-Op Diferenciador

41 Aplicações com Amp-Op Diferenciador Detector de variações (passa-alta) Neste caso: z 1 = 1/(sC) = 1/(jωC) Da transformada de Laplace (ou de Fourier). z 2 = R Ou seja: v out / v in = - sRC = - jωRC. Que é a expressão de uma derivada e permite análises no domínio da freqüência.

42 Aplicações com Amp-Op Diferenciador No tempo: i c (t) = C dv in (t)/dt Devido ao terra virtual Esta corrente passa totalmente pelo capacitor. v r (t) = R i r (t) = R i c (t) Naturalmente v out (t) = - v c (t) Então: v out (t) = - RC dv in (t)/dt v out = - sRC v in

43 Aplicações com Amp-Op Diferenciador O que acontece se um sinal com variação abrupta é aplicado na entrada?


Carregar ppt "APLICAÇÕES COM AMP- OP Prof. Marcelo de Oliveira Rosa."

Apresentações semelhantes


Anúncios Google