Aula 04 Especificações do Amp-op - PUC-SP

Aula 04
Especificações do Amp-op
(pág. 462 a 471)
Prof. Dr. Aparecido Nicolett
PUC-SP
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Parâmetros de Offset CC
• A saída do amp-op deve ser de 0V quando a entrada for 0V, mas, na prática, há um
certo valor de tensão diferente de zer denominado de tensão de offset.
• Por exemplo, se for aplicada uma tensão de 0V a ambas as entradas do amp-op e se
medirmos 26 mV na saída, esta tensão seria indesejada e gerada pelo circuito, e não
pelo sinal de entrada.
• A tensão de offset de saída pode ser afetada por duas condições de circuitos,
independentes, que são:
- Tensão de offset de entrada (VIO);
- Uma corrente de offset devido à diferença nas correntes resultantes nas entradas
positivas (+) e negativas (-), (IIO).
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Tensão de Offset de Entrada, VIO.
• As folhas de especificações do fabricante fornecem um valor de VIO para o amp-op.
Vo (offset ) = VIO
R1 + Rf
R1
(13.16)
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Exemplo 13.6
Calcule a tensão de offset de saída do circuito abaixo. As especificações do amp-op
fornecem VIO = 1,2 mV.
Resposta: Vo(offset) = 91.2 mV
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Tensão de Offset de Saída devido à corrente de offset de entrada , IIO.
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Aplicando o teorema da sobreposição:
 Rf 
Vo+ = I +IB.R C 1 +

 R1 
 RF 
Vo− = I −IB.R1 −

 R1 
}
 Rf  −
 Rf 
Vo = I +IB.R C 1 +
 − I IB.R1 
 R1 
 R1 
(13.17)
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I IO = I +IB − I −IB
Corrente de offset
Considerando RC = R1, onde RC é chamada de resistência de compensação.
Vo (offset ) = I +IB (R1 + Rf ) − I −IBRf
+
+
−
Vo (offset ) = I IB
.R1 + I IB
Rf − I IB
Rf
Sendo Rf >> R1, tem-se:
Vo (offset devido a I IO ) = I IOR f
(13.18)
Offset total devido a VIO e IIO
Vo (offset ) = Vo (devido a VIO + Vo (devido a I IO
(13.19)
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Exemplo 13.7
Calcule a tensão de offset de saída do circuito abaixo. As especificações do amp-op
fornecem IIO = 100 nA.
Resposta: Vo(offset) = 15 mV
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Exemplo 13.8
Calcule a tensão de offset total do circuito abaixo. As especificações do amp-op fornecem
IIO = 150 nA e VIO = 4 mV
Resposta: Vo(offset total) = 15 mV
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Parâmetros de frequência
• Um amp-op é projetado para ser um amplificador de alto ganho, com ampla bandapassante.
• Para garantir uma operação estável, estes circuitos são construídos com circuitos de
compensação interna, que podem reduzir o ganho de malha aberta com o aumento
da frequência.
• Esta redução no ganho é chamada de roll-off (Ex.: -20 dB/década).
• Embora as especificações do amp-op sejam para malha aberta (AVD), o usuário
normalmente utiliza resistores de realimentação para reduzir/controlar o valor do
ganho (malha fechada) ACL. Como benifícios, tem-se:
- Ganho do amplificador fica mais estável;
- Impedância de entrada assume um valor maior;
- Impedância de saída assume um valor menor;
- A resposta em frequência do circuito ocupa uma faixa maior.
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Largura de Banda (B1)
Para baixas frequências, próximo a
operação CC, o ganho é dado por
AVD (ganho diferencial)
Quando a frequência aumenta, o ganho
cai, até atingir o valor 1 (unitário). Esta
frequência f1 é chamada de frequência
de ganho unitário.
Frequência de
corte. Ganho cai
de - 3 dB
f1 = A VD .f C
(13.22)
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Exemplo 13.10
Determine a frequência de corte de um amp-op com valores específicos de B1 = 1 MHz e
AVD = 200 V/mV.
Resposta: fC = 5 Hz
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Taxa de Subida (Slew Rate), SR
Definição: Máxima taxa na qual a saída do amplificador pode variar em volts por
microsegundo (V/µs).
∆Vo
SR =
V/µs
∆t
(13.23)
• A taxa de subida fornece um parâmetro que especifica a taxa máxima de variação da
tensão na saída quando é aplicado um sinal de grande amplitude na forma de degrau.
• Se for aplicado um sinal de entrada com tensão maior que a taxa de subida, a saída não
consiguirá acompanhar, resultando num sinal distorcido de saída.
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Exemplo 13.11
Para um amp-op com uma taxa de subida SR = 2 V/µs, qual é o máximo ganho de tensão de
malha fechada que pode ser utilizado quando o sinal de entrada varia de 0,5 V em 10 µs?
Resposta: ACL = 40 V/V
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Máxima frequência de sinal
• A máxima frequência de sinal depende tanto dos parâmetros de largura de banda (BW)
como da taxa de subida (SR). Para um sinal senoidal, tem-se:
vo = K.sen(2πft )
Máxima taxa de variação = 2.π.f.K V/s
• Para evitar distorção na saída, a taxa de variação também deve ser menor do que a taxa
de subida, ou seja:
2πfK ≤ SR
wK ≤ SR
SR
Hz
2πK
SR
rad/s
w≤
K
f≤
(13.24)
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Exemplo 13.12
Para o circuito da figura abaixo, determine a máxima frequência que pode ser utilizada. A
taxa de subida do amp-op é SR = 0,5 V/µs.
Resposta: w = 1,1 x 10^6 rad/s. Como a frequência aplicada é menor que a frequência
máxima, não há distorção.