circuitos lineares com amp op circuitos lineares com amp op

9/8/2010
IFBA
CIRCUITOS LINEARES COM AMP OP
CELET – Coordenação do Curso Técnico em Eletrônica
Professor: Edvaldo Moraes Ruas
Ruas, EE
Vitória da Conquista - 2009
AMPLIFICADOR DE TENSÃO
NÃO-INVERSOR
• Amplificador CA
– Ganho de tensão de malha fechada;;
ACL = R1 + 1
R2
– Largura de Banda;
f2(CL) = funity
ACL
1
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AMPLIFICADOR DE TENSÃO
NÃO-INVERSOR
•
Amplificador CA
– Para apenas sinal CA;
– Capacitor
C
it de
d desvio;
d i
– Minimiza a tensão de compensação;
– Por quê? Quando a frequência for “0” –
aberto – aumenta B;
B = __ R2 __
R1 + R2
B = ___∞___ = 1
R+∞
Voo(CL) = Voo(OL)
1+A
– Capacitores de acoplamento – filtro CC;
AMPLIFICADOR DE TENSÃO
NÃO-INVERSOR
• Amplificador ca
– Frequências críticas.
f = __1__
2πRC
– Capacitor de entrada;
R = RG + R3 e C = Cin
– Capacitor de saída;
R = RL e C = Cout
– Capacitor de desvio.
R = R2 e C = CBY
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AMPLIFICADOR DE TENSÃO
NÃO-INVERSOR
• Operações com Alimentação Simples
– VEE está aterrada;
– Máxima oscilação de saída;
– Polarização de entrada na metade da
alimentação;
– Divisor de Tensão;
– Saída máxima de pico a pico não ceifada é
de aproximadamente 12 a 13 V.
AMPLIFICADORES DE TENSÃO
NÃO-INVERSOR
• Amplificador de Áudio
– Possibilita um ganho de tensão
adicional;
– C2 – para obter o ganho
máximo;
– R5 e C4 – filtro entre estágios;
– Abrange frequências de 20 Hz a 20
kHz;
– Ganho de tensão grande.
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AMPLIFICADOR DE TENSÃO
NÃO-INVERSOR
• Ganho de Tensão com JFET Chaveado
– Tensão
T ã de
d controle
t l igual
i l a VGS(off) – JFET aberto;
b t
ACL = R1 + 1
R2
– Tensão de controle igual a “0” – JFET fechado,
R3 em paralelo com R2 ;
ACL = __R1__ + 1
R2 || R3
– R3 muito maior do que rds(on);
– Várias chaves JFET para proporcionar uma
seleção de ganhos.
AMPLIFICADOR DE TENSÃO
INVERSOR
É uma combinação de fonte de tensão e um conversor corrente-tensão
p
• Análise Simplificada
– Terra virtual – toda tensão aparece sobre RS;
iin = vin
RS
vout = iin RF
vout = RF
vin RS
vout = vin RF
RS
ACL = RF
RS
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AMPLIFICADOR DE TENSÃO
INVERSOR
• Análise Simplificada
– Processo para análise de um circuito qualquer na forma da figura.
1. Imagine um terra virtual na entrada inversora;
2. Imagine toda a tensão de entrada sobre RS;
3. Use a lei de Ohm para determinar a corrente;
4. Imagine toda a corrente de entrada passando através do resistor de
realimentação;
5. Perceba que a tensão de saída está sobre RF;
6. Use a lei de Ohm para calcular a tensão de saída em cima de RF;
AMPLIFICADOR DE TENSÃO
INVERSOR
• Impedância de entrada
– Devido ao terra virtual, a extremidade direita de RS aparece aterrada, portanto,
zin(CL) = RS
– Sua popularidade se deve a:
Poder determinar a
• impedância de entrada;
• o ganho de tensão;
• e a largura de banda.
• Impedância de saída (redesenhando)
– Valor da fração de realimentação:
B = __RS __
RF + RS
zout(CL) = _zout__
1 + AB
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AMPLIFICADOR DE TENSÃO
INVERSOR
•
Produto Ganho-Largura de Banda de Malha Fechada
– A largura de Banda de malha fechada é dada por:
f2(CL) = (1 + AB)f2
– Para AB >> 1:
f2(CL) = ABf2
– Como Af2(CL) = funity , a equação pode ser reescrita como:
f2(CL) = Bfunity
– O produto ganho-largura de banda
ACLf2(CL) = ACLBfunity
– Como ACL = RF / RS , então:
ACL f2(CL) = __RF __ funity
RF + RS
B = __RS __
RF + RS
ACL f2(CL) = __ ACL __ funity
ACL + 1
– Para ACL >> 1 o produto ganho-largura de banda é uma constante:
ACL f2(CL) = funity
AMPLIFICADOR DE TENSÃO
INVERSOR
•
Compensação Ocasionada pela Corrente de Polarização de Entrada
– Para o circuito “a”:
v2 = IB2 (RS || RF)
– O resistor cancela a maior parte da corrente de compensação indesejada, e não
tem efeito no ganho de tensão, visto que, não há tensão ca sobre ele:
v1 - v2 = IB1 (RS || RF) - IB2 (RS || RF)
v1 - v2 = Iin(off) (RS || RF)
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CIRCUITOS INVERSORES COM AMP OP
•
Inversor Chaveável
– Amp Op que pode funcionar como inversor e não-inversor
– Chave na posição inferior:
• Entrada não inversora está aterrada e o gganho igual
g a 1;
– Chave na posição superior:
• Entrada inversora está na faixa de microvolts da entrada não-inversora, há
uma corrente de aproximadamente zero através da resistência em série;
• Resistor série pode ser desconectado;
• O circuito funciona como um seguidor de tensão;
• Ganho igual a 1.
CIRCUITOS INVERSORES COM AMP OP
• Inversor Chaveável Controlado por JFET
– Este circuito é o circuito anterior modificado, sendo que seu funcionamento é
i l
igual.
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2o Parte
CIRCUITOS INVERSORES COM AMP OP
• Largura de Banda Ajustável
– Alterar a largura de banda de malha fechada;
– Sem
S alterar
lt
o ganho
h de
d tensão
t ã de
d malha
lh fechada.
f h d
B = __ RS || R __
RS || R + RF
f2(CL) = Bfunity
vout = __RF_ __R__ vin
RS || R RS + R
vout = RF vin
RS
CIRCUITOS INVERSORES COM AMP OP
• Operação com Fonte de Alimentação Simples
–
–
–
–
Pode ser usado apenas com sinal ca;
VEE é aterrada;
Capacitor de acoplamento;
Seguidor de tensão.
– Frequência crítica
fin = ___1___
2πRSCin
i
– Capacitor de desvio reduz a ondulação da fonte VCC;
– Para ser eficiente, a frequência de corte deve ser menor do que a frequência de
ondulação;
fin = ___1___
πRCBY
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CIRCUITOS INVERSORES COM AMP OP
• Ganho Inversor Ajustável
– Resistor ajustável = 0;
G h = RF / RS
Ganho
vout = RF vin
RS
– Resistor ajustável = RF;
Ganho = 0 a RF / RS
CIRCUITOS INVERSORES COM AMP OP
• Inversor /Não-Inversor Ajustável
– Resistor ajustável = 0;
G h = RF / RS
Ganho
vout = RF vin
RS
– Resistor ajustável = RF;
Ganho = 0 a RF / RS
B = __nR / (n-1)___ = 1
nR / (n-1) + nR n
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AMPLIFICADOR SOMADOR
i1 = v1
R1
i2 = v2
R2
i = i1 + i2
vout = (i1 + i2) R3
vout = R3 v1 + R3 v2
R1
R2
vout = v1 + v2
– Misturador de sinal
REFORÇADORES DE CORRENTE PARA
AMPLIFICADORES DE TENSÃO
• Transistor bipolar como reforçador de corrente para amp op
– A desvantagem é sua corrente de carga
ser unidirecional;
idi i l
• Reforçador de corrente classe B para um amp op
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FONTES DE CORRENTE CONTROLADAS
POR TENSÃO
• Carga Flutuante
– Carga pode ser: um resistor, um relé, ou um motor.
iout = _vin_
R
– RL não aparece na equação, portanto,
a corrente independe de RL.
• Carga Aterrada
iout = _VCC - vin_
R
– Limite de corrente
Iout /βCC < Iout(máx)
– Limite de tensão devido
a saturação do transistor
Iout RL < VCC - vin
FONTES DE CORRENTE CONTROLADAS
POR TENSÃO
No circuito anterior a corrente de carga diminui com vin
• Conversor Tensão-Corrente Aterrado
– Corrente e tensão no 1o transistor
ie = _vin_
VC = VCC - vin
R
– tensão e corrente e no 2o transistor
VCC – (VCC – vin) = vin
iout = _vin_
R
• Como antes tem que satisfazer
– Limite de corrente
Iout /βCC < Iout(máx)
– Limite de tensão devido
a saturação do transistor
Iout RL < VCC - vin
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AMPLIFICADORES DIFERENCIAL E DE
INSTRUMENTAÇÃO
• Amplificador Diferencial
– Quando v2 = 0, circuito funciona como
amp. Inversor
I
vout(1) = _R1_ v1
R2
– Quando v1 = 0, circuito funciona como
amp. não-inversor
ACL = R1 + 1 = R1 + R2
R2
R2
– Tensão na entrada não-inversora
devido o divisor de tensão
v’2 = R1 __ v2
R1 + R2
– Tensão na saída devido a entrada não-inversora
vout(2) = ACL v’2 = R1 v2
R2
AMPLIFICADORES DIFERENCIAL E DE
INSTRUMENTAÇÃO
• Amplificador Diferencial
– Quando v1 ≠ 0 e v2 ≠ 0
vout = vout(1) - vout(2)
– O resistor ajustável permite anular ou zerar os
sinais de saída em modo comum
– Resistor de precisão
vout = R1 (v1 – v2) = R1 vin
R2
R2
• Amplificador Instrumentação
– Amplificador diferencial otimizado;
– Impedância de entrada alta;
– Razão de rejeição em modo comum
(CMRR) alta;
• Utilizado quando:
– Tensão diferencial pequena;
– Tensão em modo comum grande.
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