Amplificadores Operacionais Parte III Jadsonlee da Silva Sá Jadsonlee.sa@univasf.edu.br www.univasf.edu.br/~jadsonlee.sa

Introdução Problemas do amplificador de diferenças. Resistência de entrada baixa; Dificuldade na variação do ganho diferencial. . Como resolver tais problemas? Isolar os dois terminais de entrada utilizando buffers.

Introdução Utilizaremos dois buffers para resolver o problema da resistência de entrada. Além disso, utilizaremos buffers com ganho > 1. O primeiro estágio (isolação) poderá dar uma parte do ganho e o segundo se preocupar com a função de diferença. Circuito amplificador de instrumentação.

Amplificador de Instrumentação Amplificador de diferenças Amplificador não inversor Primeiro estágio Segundo estágio

Amplificador de Instrumentação Desvantagens. O sinal de modo comum vIcm é amplificado no primeiro estágio pelo mesmo ganho que vId é amplificado. Isso pode resultar na saturação do sinal. Mesmo não saturando, o amplificador de diferenças terá de tratar com sinais de modo comum elevados, resultando na redução do CMRR do amplificador. Os dois amplificadores não inversores devem estar perfeitamente casados – caso contrário, haverá sinais espúrios – Tal sinal será amplificado no segundo estágio.

Amplificador de Instrumentação Desvantagens. Para variar o ganho Ad é necessário variar simultaneamente dois resistores – Devem estar perfeitamente casados. Solução destes problemas. Desconectar o ponto X do terra.

Amplificador de Instrumentação

Amplificador de Instrumentação Analisando o circuito.

Operação dos Amp Ops para Grandes Sinais Saturação da tensão de saída. Os Amp Ops operam linearmente em uma faixa limitada de tensão de saída – Semelhante aos amplificadores com transistores. A saída satura em cerca de 2 V abaixo das fontes de alimentação. Exemplo: um Amp Op operando a partir de uma fonte simétrica de ± 12V satura em 10 V e – 10 V – A tensão de saída nominal (rated output voltage) é ± 10V. Deve-se projetar corretamente o circuito para evitar ceifamento dos picos da forma de onda de saída.

Operação dos Amp Ops para Grandes Sinais Limites de corrente de saída. A corrente de saída do Amp Op é limitada a um máximo especificado no manual. Normalmente, 20 mA. Se o circuito externo drenar uma corrente acima do limite do Amp Op - A tensão de saída satura em um nível correspondente à máxima corrente de saída permitida.

Operação dos Amp Ops para Grandes Sinais Taxa Máxima de Variação da Tensão de saída (Slew Rate – SR). Taxa máxima de variação da tensão de saída em um Amp Op real (V/μs). Se um sinal de entrada demandar uma resposta na saída maior que o SR, o Amp Op não atuará conforme esperado – A saída responderá à taxa máxima permitida.

Operação dos Amp Ops para Grandes Sinais Faixa de Passagem a Plena Potência. Conseqüência do Slew Rate. Considere um sinal senoidal na entrada de um buffer com ganho unitário – Haverá uma distorção não linear deste sinal se a freqüência e amplitude do sinal forem tais que a resposta na saída necessite de uma variação acima do SR. Máxima taxa de variação do sinal Ocorrência da distorção

Operação dos Amp Ops para Grandes Sinais Faixa de Passagem a Plena Potência. fM – Freqüência na qual uma saída senoidal com amplitude igual à tensão de saída nominal do Amp Op começa a mostrar distorção em virtude do SR. Tensão de saída nominal do Amp Op

Impedância Elétrica Impedância (Z)  É a relação entre o valor eficaz da tensão entre dois pontos de um circuito e o valor eficaz da corrente. Z é expresso como um número complexo. Podemos expressar Z em função de s = jω  Z(s). Reatância Capacitiva - X<0 X = Xc = -1/ωC. Reatância Indutiva – X>0 X = XL = ωL. Resistência Reatância

Configuração Inversora com Impedâncias Considere a configuração inversora com impedâncias Z1(s) e Z2(s). Podemos obter vários circuitos importantes: veremos dois deles utilizando resistores e capacitores.

Circuito Integrador Inversor Integrador de Miller – A saída é a integral de entrada.

Circuito Diferenciador A saída é a derivada da entrada.