Electrónica Fundamental

 Entrada com Terminação Dupla (Diferencial)___17  Saída com Terminação dupla___18  AMPOP´S Práticos___19  Amplificador Inversor ___20/21  Amplificador não Inversor___22/23  Calculo de AV___24  Amplificador Somador___25/26  Circuitos comparadores___27  Conclusão___38  Introdução___3/4/5  AMPOP___6  Funções do Amplificador Operacional___7  Funcionamento do Amplificador Operacional___8/9  Integrador___10  AMPOP ideal___11/12/13  Resumo AMPOP Ideal___14  Operação Modo-Comum___15  Operação Diferencial___16

Um amplificador operacional é um circuito integrado que realiza amplificação de sinais, tem uma ganho extremamente alto (A=10 tipicamente) Tambem tem uma alta impedancia de entrada (R>4 MΩ, tipicamente) e baixa impedancia de saida (na ordem de 100Ω tipicamente). 5

As características ideais de um AMPOP são:  Impedância de entrada infinita;  Ganho de tensão infinito;  Impedância de saída nula;  Resposta de frequência infinita;  Insensibilidade a temperatura.

 Alto Ganho;  Alta impedância de entrada;  Baixa impedância de saída;  Largura de banda alta.

Aproximadamente 1/3 dos CI’s lineares são Amplificadores Operacionais (AMPOP). Isso decorre da necessidade de se ter um circuito amplificador de fácil construção e controle, e de boa qualidade. O Amplificador Operacional é um componente activo usado na realização de operações aritméticas envolvendo sinais analógicos. Os AMPOP são amplificadores que trabalham com tensão contínua tão bem como com tensão alternada. As suas principais características são:  Alta impedância de entrada  Baixa impedância de saída  Alto ganho  Possibilidade de operar como amplificador diferencial

 Amplificação  Regulação de Sistemas  Filtragem  Operações lineares e não lineares  Controlo de processos

 O amplificador operacional pode funcionar em três modos:  Realimentação Positiva  Realimentação Negativa  Malha Aberta (Sem Realimentação)

Vn Vp +Vcc -Vcc Vo - + Vo = Vi x Av Inversora Não Inversora Vo = (Vp - Vn) x Av Fabricante

O circuito integrador é um bloco fundamental na implantação de filtros (ver filtros RC- activos). Esta montagem pode ser analisada de um modo muito simples se for comparada com a montagem inversora. Assim, substituindo R 2 pela impedância equivalente do condensador C podemos rapidamente chegar à fórmula final dada por:,

O AMPOP ideal pode ser analisado como um componente com três zonas de operação distintas: zona de saturação negativa, zona linear, zona de saturação positiva.

A zona linear é a mais usada. Na zona linear a tensão no terminal de saída do AMPOP é proporcional à diferença de potencial entre os seus terminais de entrada, com uma constante de proporcionalidade (ganho) - aqui definida como A – de valor elevado. Sendo assim, nesta zona de funcionamento, a diferença de tensão entre os terminais de entrada é muito pequena, por ser inversamente proporcional a A. Daqui resulta a simplificação na análise do seu comportamento de considerar que v + é aproximadamente igual a v -.

As zonas de saturação negativa e positiva correspondem às situações em que a tensão no terminal de saída é limitada pelas tensões de alimentação inferior e superior do AMPOP. Quer isso se deva ao facto de o amplificador não estar realimentado ou estar realimentado positivamente, quer seja consequência de a tensão de saída tentar superar os extremos de alimentação do circuito (aqui definidos com V dd e V ss ), saindo portanto da zona de operação linear. Nestas duas zonas será válida uma das seguintes expressões:

 Para um amplificador operacional ideal considera-se que :  R i = ∞ ⇒ Correntes nulas nas entradas V + e V -  R O = 0 ⇒ tensão de saída, V O, não depende da carga  A = ∞ ⇒ Zona Linear quando V D = 0 V + = V -  Nas zonas de saturação verifica-se V D > 0 ou V + > V - ⇒ V O = +V CC (sat. positiva) V D < 0 ou V + < V - ⇒ V O = −V CC (sat. negativa)

Como as entradas recebem o mesmo sinal, as saídas são amplificadas de mameira iguais, resultando em Vo ≈ 0 V.

 Entradas Diferenciais: Quando entradas separadas são aplicadas ao AMPOP, o sinal de diferença resultante é: Vd = Vi 1 - Vi 2

A fonte Vd é aplicada nas duas entradas. Duas fontes, V1 e V2, são aplicadas nas entradas do amp-op. Vd = V1 – V2

Um sinal de entrada aplicado a qualquer entrada, resultará em saídas para ambos os terminais de saída, com polaridades opostas.

Neste texto estarei apresentando o amplificador operacional inversor. Ao contrário do AMPOP não inversor em que o sinal de saída está em fase com o de entrada, no amplificador inversor o sinal de saída sofre uma desfasagem de 180° em relação ao de entrada. Em muitos casos práticos é interessante obter um sinal de saída invertido. Uma das características que diferenciam o AMPOP inversor do não inversor é o ganho de tensão estável. Esta propriedade permite a obtenção de outros tipos de circuitos para aplicações diferentes com AMPOP inversor.

 Algumas características do AMPOP inversor devem ser destacadas:  Alta impedância de entrada;  Baixa impedância de saída;  Ganho de tensão estável;  Tensão de saída amplificada desfasada de 180° à de entrada.

Neste texto vou apresentar o amplificador operacional conectado com realimentação negativa em modo não inversor, ou seja, a tensão de saída não é invertida em relação a de entrada. O AMPOP em modo não inversor é um amplificador, onde, o sinal de entrada é amplificado de acordo com um certo ganho de sinal. O ganho de sinal é o quanto o sinal de saída é maior do que o sinal de entrada. O que pode ser escrito como: Vout=Acl ∗ Vin

 Algumas características desta configuração de AMPOP devem ser destacadas:  Alta impedância de entrada;  Baixa impedância de saída;  Ganho de tensão estável.

Essa tensão offset de entrada age como um sinal deferencial Aplicado nas entradas do AOP e produz uma tensão diferencial na saída do mesmo. Essa tensão de saída e denominada “ Tensão de Offset de saída”e será representada por Vo. Em circuitos de alta precisão, e necessário minimizar ou eliminar essa tensão de erro na saída do dispositivo.

O amplificador operacional conectado na configuração inversora permite produzir novas configurações como a que veremos hoje. O AMPOP inversor com realimentação negativa possui ganho de tensão estável que pode ser projetado conforme a aplicação exigir. A existência do terra virtual permite que mais de um sinal seja aplicado a entrada inversora do amplificador. Por exemplo, consideremos a Figura 1 a seguir em que dois sinais são aplicados à entrada do AMPOP inversor.

Pela existência do terra virtual (também chamado de curto- circuito virtual), podemos obter a tensão de saída dadas as tensões de entrada. Por meio da análise de circuitos, podemos escrever a saída como. Uma característica interessante é que cada entrada pode ter um valor de ganho, visto que Rf é fixo e comum às duas entradas, logo R1 e R2 ajusta o ganho individual de cada entrada do amplificador somador

Esse é um circuito comparador simples, onde o sinal é aplicado á entrada não inversora e a referencia determinada pelo projetista, é aplicada á entrada inversora do AOP.  Não Inversor O funcionamento deste circuito é bastante simples, enquanto o sinal de entrada for menor que a referencia, a saída estará em saturada em – V SAT, se o sinal de entrada for maior que a referencia, a saída será saturada em + V SAT.

 Inversor Se o projetista desejar que a saída inicie em nível alto (ON) e desligue (OFF), quando uma referencia for atingida, basta aplicar a referencia na entrada não inversora.

Neste Trabalho abordámos o assunto sobre Amplificadores Operacionais Aproximadamente 1/3 dos CI’s lineares. Cumprimos todos os objetivos propostos. Este trabalho foi muito importante para o nosso conhecimento e compreensão deste tema porque permitiu-nos ficar a conhecer e compreender melhor sobre os Amplificadores Operacionais e aperfeiçoar competências de investigação, seleção, organização e informação de Eletrónica.