Amplificadores Operacionais

23/09/2014
1.
2.
3.
4
4.
5.
6.
7.
AMPLIFICADORES
OPERACIONAIS
AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
AMPLIFICADOR OPERACIONAL
ASPECTOS DO AMP
AMP--OP
FUNCIONAMENTO
ESTÁGIOS DO AMP
AMP--OP
CIRCUITOS LINEARES
CIRCUITOS NÃO LINEARES
23/09/2014
1 AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
2
1 AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
Definição
• Circuito que apresenta, em sua saída,
um sinal que representa a diferença
amplificada das suas duas entradas.
AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
input
23/09/2014
3
VI1
VI2
A
VO1
VO2
output
23/09/2014
4
1 AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
1 AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
Alimentação simétrica
Ganho de tensão
VI1
• O amplificador diferencial requer
alimentação simétrica.
• Uma tensão de 0V é o centro da faixa
de tensão do amplificador diferencial.
VI2
+VCC
input
23/09/2014
VI1
VI2
A
–VCC
VO1
VO2
VI = VI1 – VI2
VO = VO1 – VO2
VO = AV  VI
output
A
AV 
VO1
VO2
VO
V V
AV  O 2 O1
VI
VI 2  VI 1
Se VI1 = VI2 então VO=0V
5
23/09/2014
VI1: Entrada não inversora (+)
VI2: Entrada inversora (–)
6
1
23/09/2014
1 AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
1 AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
Características
Características
Amplificador emissor comum (BJT), com entrada diferencial.
•
•
•
•
•
•
Resistência de entrada infinita
Resistência de saída nula
Ganho de tensão infinito
Resposta de freqüência infinita
Insensibilidade à temperatura
Um amplificador EC para cada entrada
RIN=
ROUT=0
AV=
•
•
•
•
•
drift = 0
23/09/2014
7
Resistência de entrada infinita:
Não puxa corrente do circuito de entrada.
Resistência de saída nula:
Não possui perdas devido a queda de tensão interna.
Como consequência, o ganho de corrente é infinito.
23/09/2014
8
1 AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
1 AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
Amplificador EC
Amplificador Diferencial com 2 Amplificadores EC
VCC
VCC
IC1
RC1
IC1
RC1
VO1
Q1
VI1
IC2
RC2
VO1
Q1
VI1
VO2
Q2
IE1
IE
23/09/2014
IE
RE
-VCC
9
23/09/2014
VI2
IE2
RE
-VCC
10
1 AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
1 AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
Amplificador Diferencial com 2 Amplificadores EC
Amplificador Diferencial com 2 Amplificadores EC
Suposição :VI 1  VI 2  0V
VBE1  VBE 2
VBE
•
•
•
I C  I S  e VT  I C1  I C 2
RE: Fonte de corrente
RE: Mantém IE constante
RE: Carga ativa
I C    I E  I E1  I E 2
• Q1 e Q2: p
par diferencial
• Q1 e Q2 são idênticos
 I C 1  I E1
I C 2  I E 2
 1 
RE
I E1  I E 2 
 VCC  VBE
RE
VBE   VCC  I E1  I E 2 
23/09/2014
11
I23/09/2014
E  I E1  I E 2  I E  2 
 VCC
RE
 VCC
12
RE
2
23/09/2014
1 AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
1 AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
Resistência de cauda
IC
IE: Corrente de Cauda
IE
RE
IC 
-VCC
IE  2
 VCC
 VCC
 I C1  I C 2
RE
I C  constante
 I C 2  I C1
I C1  I C 2  constante
RE
IE
• -VCC: Constante
• RE: Constante
23/09/2014
• IE: Fonte de corrente constante
13
23/09/2014
14
1 AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
1 AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
Tensão
Inversão
Mantendo V2 fixo :
A
 VI1  I B1  I C1  VRc1  VO1
 VI1  I B1  I C1  I C2  VRc2  VO2
 VI1  VO1
A
 VI1  VO2
23/09/2014
15
23/09/2014
16
1 AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
1 AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
Amplificador diferencial
Tensão de saída
• O amplificador diferencial é o estágio de entrada
de um amplificador operacional por causa de
sua impedância de entrada quase infinita.
• Outra função é a eliminação do ruído devido à
sua característica diferencial.
diferencial
• Ideal: Se VI1 = VI2 então VO=0V
• Real: Se VI1 = VI2 então VO0V
• VI1 – VI2 =VBE1 – VBE2
• VI(offset)=|VI1 – VI2|
VI(offset) é função da temperatura (drift)
– +
VI1
23/09/2014
VO1 VO2
VI2
17
23/09/2014
18
3
23/09/2014
2
AMPLIFIC. OPERACIONAL
2
AMPLIFIC. OPERACIONAL
Evolução
•
•
•
•
AMPLIFICADOR OPERACIONAL
23/09/2014
2
19
AMPLIFIC. OPERACIONAL
1ª geração: 1945
2ª geração: 1955
3ª geração: 1965
4ª geração: 1975:
23/09/2014
2
20
AMPLIFIC. OPERACIONAL
Símbolo
Exemplo: 741
VS+
V+
•
•
•
•
•
•
•
VOUT
V–
VS–
23/09/2014
2
21
23/09/2014
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/92/741_op-am
mp_in_TO-5_metal_can_package_close-up.jpg
AMPLIFIC. OPERACIONAL
741 TO-5
Amp-Ops a válvula
Amp-Ops a BJT
Amp-Ops monolíticos BJT
Amp-Ops monolíticos BIFET
Fairchild
National
Motorola
RCA
Texas
Signetics
Siemens
A741
LM741
MC741
CA741
SN741
SA741
TBA221(741)
23/09/2014
2
22
AMPLIFIC. OPERACIONAL
Pinagem
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
23
23/09/2014
Ajuste de Off Set
Entrada inversora
Entrada não-inversora
Alimentação negativa ((-3V a -18V))
Ajuste de Off Set
Saída
Alimentação positiva
(3V a 18V)
Não usado
24
4
23/09/2014
2
AMPLIFIC. OPERACIONAL
2
AMPLIFIC. OPERACIONAL
Pinagem
741
(7) VS+
Encapsulamento Metálico
(3) V+
DIP
(6) VOUT
(2) V–
(4) VS–
(1)(5)
23/09/2014
Potenciômetro 10k
25
23/09/2014
26
http://www.national.com/ds/LM/LM741.pdf
2
AMPLIFIC. OPERACIONAL
3
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
LM741
ASPECTOS DO AMP
AMP--OP
23/09/2014
27
23/09/2014
28
http://www.national.com/ds/LM/LM741.pdf
3
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Saturação
Ganho de Tensão em Malha Aberta
Ganho de Tensão em Malha Fechada
Ganho Diferencial
Ganho em Modo Comum
8 Largura de Banda
8.
CMRR
9. Taxa de Renovação
Tensão de Off-Set
10.Distorção Não-Linear
3
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
Ítens
23/09/2014
11.Corrente de Curto-circuito
12.Corrente de Cauda
13.Corrente de Compensação
14.Corrente CC de Entrada
15.Impedância de Entrada29
1 – Saturação
• A máxima tensão de pico de saída |VOUT| encontrase um pouco abaixo da tensão de alimentação |VCC|.
• Se a entrada tentar levar a saída a um nível superior
ao máximo, o amp
amp-op
op satura.
– Saturação positiva VOUT =VSAT+
– Saturação negativa VOUT =VSAT• Sem off-set: |VSAT+| = |VSAT-|
23/09/2014
30
5
23/09/2014
3
3
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
1 – Saturação
VIN
Tensão de saturação positiva
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
2 – Ganho de Tensão em Malha Aberta
VOUT
• AVO
• Open Mesh
• Sem realimentação negativa.
• A tensão de saída é a diferença entre as tensões
de entrada ((+)) e ((–)) multiplicada
p
por AVO.
p
• AVO é muito elevado e definido pelo fabricante.
• A topologia de malha aberta é pouco usada
porque provoca a saturação do amp-op devido
ao alto AVO, a menos que a diferença entre as
entradas seja muito baixa.
+VCC
t
Tensão de saturação negativa
-VCC
VOUT  V  V   AVO
23/09/2014
3
31
23/09/2014
3
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
2 – Ganho de Tensão em Malha Aberta
32
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
3 – Ganho de Tensão em Malha Fechada
•
•
•
•
AV
Com realimentação negativa.
A realimentação diminui o ganho.
Como AVO é muito elevado, o ganho de
malha
lh fechada
f h d AV é quase totalmente
t t l
t
determinado pela realimentação.
• A realimentação negativa é obtida por
meio do retorno de parte do sinal de
saída na entrada inversora.
• AVO é muito sensível à:
– Temperatura.
– Variações
ç
aleatórias entre os chips.
p
• A tensão de saída em malha aberta é mais
dependente da temperatura e das variações aleatórias
entre os chips do que da tensão de entrada.
VOUT  V  V   AVO
23/09/2014
3
33
23/09/2014
3
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
3 – Ganho de Tensão em Malha Fechada
4 – Ganho Diferencial
• Como AV é quase totalmente determinado
pela
realimentação
o
efeito
da
temperatura e das variações aleatórias
entre os chips são desprezíveis.
• A tensão de saída é proporcional à tensão
de entrada.
23/09/2014
34
VOUT
V  V
R
 C
2  r 'e
AVD 
AVD
35
23/09/2014
36
6
23/09/2014
3
3
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
5 – Ganho em Modo Comum
5 – Ganho em Modo Comum
ACM
Modo Comum (Common Mode)
O sinal alimenta as duas entradas igualmente.
As interferências e demais sinais indesejáveis estimulam o
circuito em modo comum.
• Quanto menor for, ACM mais imunidade terá o sinal de saída.
• Idealmente, ACM=0, as duas entradas são amplificadas
igualmente a diferença entre elas não é amplificada.
igualmente,
amplificada
• O Amp-Op ideal é imune a ruídos.
•
•
•
•
ACM 
 RC
2 RE
23/09/2014
3
ACM 
37
23/09/2014
3
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
6 – Taxa de Rejeição em Modo Comum
3
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
• Relaciona o Ganho Diferencial com o
Ganho em Modo Comum.
• O ganho diferencial deve ser alto, o
ganho em modo comum deve ser baixo.
CMRR 
39
40
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
7 – Tensão de Off Set
Para aumentar CMRR, deve-se aumentar RE.
Sugestão: Trocar RE por uma fonte de corrente de valor IT.
Fonte de corrente possui impedância infinita.
Obtenção da fonte de corrente: Espelho de corrente.
23/09/2014
RC
AVD
2  r 'e
R
CMRR 

 E
 AMC   RC r 'e
2 RE
23/09/2014
3
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
RE
AVD
 ACM
CMRR em dB :
CMRR'  20  log CMRR
6 – Taxa de Rejeição em Modo Comum
•
•
•
•
38
6 – Taxa de Rejeição em Modo Comum
• CMRR – Common-Mode Rejection Ratio
• Os níveis absolutos de tensão entre entrada e saída
não devem interferir na tensão de saída, apenas a
diferença entre os níveis nas duas entradas.
• Devido a imperfeições no amplificador diferencial que
compõe o estágio de entrada do Amp-Op, os níveis
absolutos de tensão na entrada interferem na saída.
• Quanto maior o CMRR, melhor é o Amp-Op
23/09/2014
 RC
2 RE
IE
41
VOUT  V  V   AVO
• Voffset: Tensão entre V+ e V– tal que VOUT = 0.
• Voffset pode não ser nulo devido a imperfeições no
amplificador diferencial que compõe o estágio de
entrada do amp-op.
• Problemas gerados por Voffset :
– Devido ao elevado AVO, a saída em malha aberta
sempre está saturada, ainda que as duas
entradas estejam em curto-circuito.
– Em malha fechada, se o sinal de entrada for
muito baixo, Voffset pode provocar um grande erro.
23/09/2014
42
7
23/09/2014
3
3
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
8 – Largura de Banda
8 – Largura de Banda
• A largura de banda finita limita a aplicação do
amp-op em altas freqüências por causa do efeito
da transformação da realimentação negativa em
positiva p
p
por meio da mudança
ç de fase.
• Há defasagem entre VIN e VOUT.
• A defasagem pode provocar oscilação.
• A defasagem altera o nível de realimentação.
23/09/2014
43
23/09/2014
44
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/f/f6/Bandwidth.svg/542px-Bandwidth.svg.png
3
3
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
9 – Taxa de Renovação
9 – Taxa de Renovação
• Slew Rate (SR)
• Define a rapidez do amp-op.
• Quanto maior o SR, maior a máxima
frequência de operação em aplicações digitais.
á
od
dVOUT/dt [[V/s].
/s]
• Máximo
• Causa do SR limitado: Capacitâncias internas.
Modelo
741
LF 351
LM 318
SR [V/s]
0,5
13
70
Desejado
Obtido
23/09/2014
3
t
45
23/09/2014
3
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
46
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
10 – Distorção não-linear
10 – Distorção não-linear
• Uma variação linear na diferença entre as tensões
de entrada levam a uma variação não linear na
tensão de saída.
• A amplificação diferencial não é linear.
linear
• Se o sinal for senoidal, a senóide de saída é
deformada (distorção).
• Causa: Características não lineares dos transistores.
• A realimentação negativa tem, apenas, resistores, que
são mais lineares do que os semicondutores.
• Quanto maior for o nível de realimentação negativa,
maior é o efeito resistor e menor o efeito semicondutor.
• Quanto maior for o nível de realimentação negativa,
menor é a distorção.
23/09/2014
47
23/09/2014
48
8
23/09/2014
3
3
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
11 – Corrente de Curto-Circuito
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
12 – IT – Tail Current – Corrente de Cauda
• A corrente de saída não pode superar
um determinado valor, sob risco de
provocar estragos no amp-op.
• A maioria dos modelos possui
proteção contra curto-circuito.
• 741: 25mA
– +
VI1
– +
VO1 VO2
VI2
VI1
VO1 VO2
2RE
RE
VI2
2RE
Análise CC
23/09/2014
3
49
•
•
•
•
23/09/2014
3
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
RB  1%  2   CC  RE 

V  VBE
VEE  VBE

I E  EE
IT 
2  RE
RE


IT  2  I E
50
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
13 – ICOMP –Corrente de Compensação
14 – IIN – Corrente CC de Entrada
Compensation Current
Retrata o quão simétrico é o amplificador diferencial.
É um parâmetro CC.
Idealmente, ICOMP = 0A.
• Input DC Current
• É a média aritmética entre as duas correntes de entrada.
I COMP  I B1  I B 2
IB1
23/09/2014
3
I IN
IB2
51
52
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
15 – Impedância de Entrada
Ideal
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Z IN  2    r 'e
23/09/2014
IB2
23/09/2014
3
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
IB1
I I
 B1 B 2
2
53
23/09/2014
AVO = 
ACM = 0

ZIN(+) = 
ZIN(–) = 

ZOUT = 0

IIN(+) = 0
A
IIN(–) = 0
A
Voffset = 0
V
CMRR nulo
Nível de ruído = 0
Largura de banda = 
54
9
23/09/2014
3
3
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
ASPECTOS DO AMPAMP-OP
Real
•
•
•
•
Real
•
•
•
•
•
•
•
•
•
AVO não é infinito, mas limitado por VS+ e VS–.
AVO típico se localiza entre 100k e 1M.
ACM não é nulo, mas possui um valor baixo.
A largura de banda não é infinita, é de alguns MHz.
23/09/2014
4
55
23/09/2014
4
FUNCIONAMENTO
AVO < 
ACM > 0
ZIN(+) <  
ZIN(–) <  
ZOUT > 0 
IIN(+) > 0 A
IIN(–) > 0 A
CMRR não nulo
Largura de banda < 
56
FUNCIONAMENTO
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/7
7/70/Long-tailed-pair.gif
Conceito
FUNCIONAMENTO
23/09/2014
4
57
23/09/2014
4
FUNCIONAMENTO
FUNCIONAMENTO
LM741
23/09/2014
LM741
59
http://www.national.com/ds/LM/LM741.pdf
58
23/09/2014
60
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e0/OpAmpTransistorLevel_Colored_Labeled.svg
10
23/09/2014
4
4
FUNCIONAMENTO
FUNCIONAMENTO
Espelho de Corrente
NPN
IC
Espelho de Corrente na Cauda
PNP
I C’
IC
I C’
RT
• Q1 = Q2
• VBE1 = VBE2
• Então: IC1 = IC2
23/09/2014
5
IT 
61
23/09/2014
5
ESTÁGIOS DO AMPAMP-OP
VCC  VEE  VBE
RT
62
ESTÁGIOS DO AMPAMP-OP
Ítens
1.
2.
3.
4.
ESTÁGIOS DO AMP
AMP--OP
23/09/2014
5
63
23/09/2014
5
ESTÁGIOS DO AMPAMP-OP
Amplificador Diferencial
Amplificador de Tensão
Amplificador de Saída
Espelhos de Corrente
64
ESTÁGIOS DO AMPAMP-OP
1 – Amplificador Diferencial
1 – Amplificador Diferencial – Q1–7
• Amplificação bom baixo ruído
• Alta impedância de entrada
• Saída diferencial
23/09/2014
65
23/09/2014
66
11
23/09/2014
5
5
ESTÁGIOS DO AMPAMP-OP
ESTÁGIOS DO AMPAMP-OP
2 – Amplificador de Tensão
1 – Amplificador Diferencial – Q1–7
• Q1–4: Estágio de entrada diferencial.
• Q5–7: Espelho de corrente.
Entrada Diferencial
Espelho de Corrente
• Elevado ganho de tensão
• Saída única
• Pinos 1 e 3: Offset Null – Anulador de Offset.
• Usados para a colocação de resistores externos em paralelo
com os dois resistores de 1 kΩ para o ajuste do balanceio do
espelho de corrente Q5/Q6 e, desta forma, controlar a saída do
23/09/2014
amp-op
quando um sinal nulo é aplicado entre as entradas.67
5
23/09/2014
5
ESTÁGIOS DO AMPAMP-OP
68
ESTÁGIOS DO AMPAMP-OP
3 – Amplificador de Saída
4 – Espelhos de Corrente
• Geralmente são 3 espelhos (2 PNP e 1 NPN).
• Produz cópias de uma corrente para outros ramos.
• Age como fonte de corrente.
• Elevada capacidade de corrente
• Baixa impedância de saída
• Proteção contra curto-circuito
NPN
IC
23/09/2014
5
69
I C’
IC
I C’
23/09/2014
6
ESTÁGIOS DO AMPAMP-OP
PNP
70
CIRCUITOS LINEARES
LM741
CIRCUITOS LINEARES
23/09/2014
71
23/09/2014
72
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e0/OpAmpTransistorLevel_Colored_Labeled.svg
12
23/09/2014
6
6
CIRCUITOS LINEARES
CIRCUITOS LINEARES
Realimentação Negativa
Realimentação Negativa
Aplicações
23/09/2014
VIN
1. Amplificador Inversor
2. Amplificador Não Inversor
3. Amplificador Somador Inversor
4. Amplificador Somador Não Inverosor
5. Amplificador Subtrator Inversor
6. Amplificador para Instrumentação
7. Seguidor de Tensão
8. Amplificador Derivador
9. Amplificador Integrador
10.Gerador de Indutância
11.Gerador de Resistência Negativa
6
AV 
VOUT
VD  VF
AV 
VOUT
AV 
AV 
+
AVO 
73
VOUT
1
1
B
AVO
AVO
VF
VOUT
6
B
Feed Back
VIN
6
I RF 
V  VA
 OUT
RF
I RF
I IN  I R1
I F  I RF
IF 
76
1 – Amplificador Inversor
AV  
–
+
VOUT  VA
RF
V23/09/2014
V  VA
IN  V A
 OUT
 0A
R1
RF
I IN 
V
VIN   OUT  R1
RF
VOUT  
VOUT  AV  VIN
RF
R1
VOUT  
VOUT
VRF
RF
V  VA
I R1  IN
R1
VOUT
CIRCUITOS LINEARES
Realimentação Negativa
IB
VA
–
23/09/2014
RF
IF
IIN
Realimentação
Negativa
IB
VA
Feed Back
I IN  I F  0 A
VIN  V A
R1
R1
1
B
CIRCUITOS LINEARES
VR1  VIN  VA VRF  VOUT  VA
I IN 
IIN
+
75
R1
RF
IF
VIN
AVO
1  B  AVO
VR1
R1
74
CIRCUITOS LINEARES
1 – Amplificador Inversor
I R1 
B: Fator de Realimentação Negativa
AVO: Ganho de tensão em malha aberta
AV: Ganho de tensão em malha fechada
Divisor
de
tensão
23/09/2014
IB  0 
B
VOUT
AVO    AVF 
I IN  I F  I B
Divisor de
tensão
23/09/2014
Equação de Black
AVO
AV 
1  B  AVO
VOUT
 B  VOUT
AVO
6
B
VOUT
VD
VOUT
1 – Amplificador Inversor
VD
–
VF
VOUT
 VF
AVO
AV 
–
VF
VOUT
VIN
Realimentação Negativa
VIN
AVO
VD  VIN  VF
CIRCUITOS LINEARES
AV 
VD
+
VIN
 RF
R1
RF
 VIN
R1
VIN
V
  RF  I IN
R1 OUT
Z IN  RIN
V
AV  OUT 
VIN
77
23/09/2014
B
R1
R1  RF
78
13
23/09/2014
6
6
CIRCUITOS LINEARES
CIRCUITOS LINEARES
2 – AmplificadorFeed
Não-Inversor
Back
RF
IF
R1
I1
VIN
Z IN  RIN  1  B  AVO 
Z OUT  ROUT 1  B  AVO 
–
B
R1
R1  RF
6
+
AV  1 
1
B
79
RE  R1 // RF
23/09/2014
6
3 – Amplificador Somador Inversor
Equalização
RE  R1 // R2 //  // RN // RF
I2 R1
RF
–
+
IN RN
Ampl. Inversor :
Ampl
V
I IN  IN 
R1
VOUT
VOUT   RF 
RE
81
3 – Amplificador Somador Inversor
V V
V
VOUT   RF   1  2    N
R
R
RN
2
 1



VIN
R1
82
CIRCUITOS LINEARES
4 – Amplificador Somador Não Inversor
Amplificador não inversor com várias entradas
Se R1  R2    RN  R então :
RF
 V1  V2    VN 
R
VIN1
Se R1  R2    Rn  R f  R então :
VIN2
VOUT  V1  V2    VN 
Z N  RN
23/09/2014
LCK : I IN  I1  I 2    I N
23/09/2014
6
CIRCUITOS LINEARES
VOUT  
80
CIRCUITOS LINEARES
I1 R1
23/09/2014
6
Não Inversor
RE
Equalização
Amplificador inversor com várias entradas
VINN
+
Inversor
RF
R1
3 – Amplificador Somador Inversor
VIN2
–
RE
AV 
RF
–
CIRCUITOS LINEARES
VIN1
R1
RF
VOUT
+
 R 
VOUT  1  F   VIN
R1 

23/09/2014
R1
Realimentação
Negativa
IB
IIN
Controle Externo de Off-Set
VINN
83
23/09/2014
I1 R1
R
I2 R1
RF
–
+
VOUT
IN RN
84
14
23/09/2014
6
6
CIRCUITOS LINEARES
CIRCUITOS LINEARES
4 – Amplificador Somador Não Inversor
5 – Amplificador Subtrator
Ampl. Não Inversor :
• Amplificador inversor
• Minuendo: Entrada do amplificador
• Subtraendo: Entrada não inversora
 R 
VOUT  1  F  VIN
R 

S R1  R2    RN  R e RF  0 então
Se
ã :
VOUT
23/09/2014
6
 R  G V  G2 V2    GN  VN
 1  F   1 1
R 
G1  G2    GN

85
6
VOUT 
AV 
R1
Rf
R1
23/09/2014
6
86
6 – Amplificador para Instrumentação
Z IN  R1  R2
• Ideal para medições de precisão.
• Dois amplificadores não inversores
ligados a um amplificador subtrator.
 V2  V1 
; VOUT  AV  V2  V1 
RE
CIRCUITOS LINEARES
Se R1  R2 e R f  Rg então :
Rf
Se R1  R2  R f  Rg então :
VOUT  V2  V1
AV  1
87
23/09/2014
6
CIRCUITOS LINEARES
88
CIRCUITOS LINEARES
7 – Seguidor de tensão
6 – Amplificador para Instrumentação
VOUT  VIN
–
VIN
+
Amplificador não inversor com
• R1=
• RF=0
23/09/2014
VOUT
23/09/2014
5 – Amplificador Subtrator
Rf
R f  R1 Rg

 V1 
Rg  R2 R1
R1
+
R2
CIRCUITOS LINEARES
VOUT  V2 
RF
–
VIN2
LCK
VOUT
R1
VIN1
V  V    VN
 1 2
N
89
23/09/2014
B 1
AV  1
VOUT
Z IN  
Z OUT  0
90
15
23/09/2014
6
6
CIRCUITOS LINEARES
CIRCUITOS LINEARES
Amplificador Integrador Diferenciador Genérico
8 – Amplificador Derivador
Amplificador inversor com impedâncias
ZF
IF
VIN
Z1
IIN
IB
–
AV  
23/09/2014
6
VIN
VOUT
+
RF
IF
ZF
Z1
IIN
C
IB
–
VOUT
+
91
23/09/2014
6
CIRCUITOS LINEARES
92
CIRCUITOS LINEARES
8 – Amplificador Derivador
9 – Amplificador Integrador
LCK : I C  I RF  0
IC  C 
I RF 
VOUT
dVIN
dt
VOUT
RF
C 
dVIN VOUT

0
dt
RF
VIN
IIN
R1
IB
–
+
dV
  RF  C  IN
dt
23/09/2014
6
C
IF
93
23/09/2014
6
CIRCUITOS LINEARES
VOUT
94
CIRCUITOS LINEARES
9 – Amplificador Integrador
10 – Gerador de Indutância
LCK : I C  I RF  0
IC  C 
I RF
dVOUT
dt
V
 IN
RF
VOUT  
23/09/2014
C 
dVOUT VIN

0
dt
RF
1 VIN

 dt
C  RF
95
23/09/2014
96
16
23/09/2014
6
7
CIRCUITOS LINEARES
CIRCUITOS NÃONÃO-LINEARES
11 – Gerador de Resistência Negativa
CIRCUITOS NÃO LINEARES
R1
R2
RIN   R3 
23/09/2014
7
23/09/2014
97
CIRCUITOS NÃONÃO-LINEARES
7
98
CIRCUITOS NÃONÃO-LINEARES
1 – Amplificador Logarítmico
2 – Amplificador Exponencial
RF
D
R1
VIN
–
VOUT
+
VOUT
23/09/2014
7
 V 
 VT  ln IN 
 I S  R1 
D
VIN
–
VOUT   R  I S  e
99
CIRCUITOS NÃONÃO-LINEARES
VOUT   RF  I D
VIN
VT
VIN
I D  I S  e VT
23/09/2014
7
4 – Realimentação Positiva
A realimentação é enviada para a entrada não inversora
VIN 1  VIN 2  VOUT  VS
VIN 1  VIN 2  VOUT  VS
–
VIN2
+
RF
R1
VOUT
VIN
+
–
• Aplicação: Comparador
• O ganho de malha aberta AVO
é determinado pelo fabricante
e não é controlável.
23/09/2014
100
CIRCUITOS NÃONÃO-LINEARES
3 – Operação em Malha Aberta
VIN1
VOUT
+
101
23/09/2014
VOUT
102
17
23/09/2014
7
CIRCUITOS NÃONÃO-LINEARES
7
CIRCUITOS NÃONÃO-LINEARES
4 – Realimentação Positiva
4 – Realimentação Positiva
• Principal aplicação: Comparador de Histerese.
• Também chamado de disparador Schmitt (trigger).
• Quando a entrada assume valor superior a um
determinado valor de disparo para cima, a saída assume
valor alto.
alto
• Quando a entrada assume valor inferior a um determinado
valor de disparo para baixo, a saída assume valor baixo.
• O valor de disparo para cima é inferior ao de disparo para
baixo.
• Quando a entrada está entre os dois valores
de disparo, a saída mantém o seu valor.
• A ação de disparo é chamada histerese.
• O disparador Schmitt possui memória.
• Efeito: Promove a estabilidade (imunidade a
ruído) em sistemas discretos.
23/09/2014
7
103
CIRCUITOS NÃONÃO-LINEARES
23/09/2014
7
104
CIRCUITOS NÃONÃO-LINEARES
Comparador de Histerese
4 – Realimentação Positiva
Disparador Schmitt
OUT
• Esta configuração também é empregada
como oscilador, por provocar instabilidade.
• Neste modo de operação, o AMP-OP não
trabalha como amplificador.
IN
VIN
VOUT
23/09/2014
7
105
CIRCUITOS NÃONÃO-LINEARES
23/09/2014
7
106
CIRCUITOS NÃONÃO-LINEARES
5 – Retificador de Precisão
6 – Detector de Pico
Simulador de Diodo Ideal
Load
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107
23/09/2014
108
18
23/09/2014
7
CIRCUITOS NÃONÃO-LINEARES
6 – Detector de Pico
• Ao abrir a chave, VOUT cai para 0V.
• Ao fechar a chave, VOUT se mantém na máxima
tensão aplicada VIN.
• O tempo de carga do capacitor deve ser muito
inferior à máxima frequência do sinal de entrada.
23/09/2014
109
19