Amplificadores Operacionais
Propaganda
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 VO0V • 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 23/09/2014 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
