14. Amplificadores operacionais

Símbolo eléctrico para o amplificador operacional
14. Amplificadores operacionais
Amplificador operacional ou amp op é um amplificador com
ganho muito elevado
Os seus terminais são:
•V+: entrada não-inversora
Tem dois terminais de entrada: um designado por terminal
inversor (-) e o outro por terminal não inversor (+)
•V−: entrada inversora
A tensão de saída é igual à diferença entre as tensões nas
entradas + e - , multiplicada pelo ganho
•VS+: alimentação positiva
•Vout: saída
•VS−: alimentação negativa
14.1
14.2
Exemplo
Os circuitos com amp ops frequentemente utilizam a
realimentação negativa (negative feedback).
A saída é ligada à entrada inversora, após passar por um
divisor de tensão
Devido ao seu ganho elevado, o comportamento dos
ampops é quase totalmente determinado pelos elementos
de realimentação
Logo:
Função de transferência
14.3
14.4
1
Se G é muito grande (e em geral este é da ordem de
100.000),
é aproximadamente
Definindo o ganho de realimentação como
amplificador linear com ganho
É um amplificador não inversor
resulta num
Regras que simplificam os cálculos com amp-ops
com realimentação (em que parte do sinal de saída
é colocado à entrada):
1. Nenhuma corrente entra no amp-op (i+~i-~0)
2. As tensões nas duas entradas serão iguais (V+~V-)
14.5
14.6
Circuito inversor
Circuito somador
Como ambas as entradas estão ao potencial da terra (a entrada
inversora é uma terra virtual) e não consomem corrente:
A tensão à saída é igual ao simétrico da soma pesada das
tensões à entrada (o peso é dado pela razão das resistências)
I
Vin
R1
Vout
R2
R2
R1
I
I
Vin
Vout
Vin
T
T
Vout
14.7
14.8
2
Circuito integrador
Seguidor de tensão
A tensão à saída é o integral da tensão à entrada
A tensão à saída é igual à tensão de entrada: VS=VE
+Q
-Q
T
i
14.9
V
i
Ri , i
V
o
Q
C
dQ Vi
dt
R
1
V dt
RC i
Q
V
i dt
R
Circuito diferenciador
Exercício com muitos amp-ops
A tensão à saída é a derivada da tensão à entrada
Parece muito mais complicado do que é realmente
1
V dt
R i
14.10
i
+Q
V1=0
-Q
T
V
i
V
o
Q
C
V4
Q CV
i
Ri
R
dQ
dt
RC
dV
i
dt
14.11
V2
V3=V2
V7=0
V5
V6=V5
14.12
3
Parte superior
Parte inferior
I1
I1
I3
I8
I3
I7
V4
V1=0
V2
V1
V3=V2
V7=0
I5
0
V2
R2 I1 , Va
R1 I1
V2
R2
Va
R1
R7 I 7
V3
R7
I7
V3
R2
Va
R7 R1
Vb
V4
R5
R6 I 5
R6 I 5 =
V5
14.13
V6=V5
V5
I5
R3
V6
V5
I8
V6
R8
V7=0
R6
R5
R6
R4 I 3
Vb
R3 I 3
R6 R3
R3 R5
R6 R3 R4
Vb
R3 R8 R5 R6
I 3 =-
R6
Vb
R3 R5 R6
R4
Vb
R6
14.14
Parte final
I7
I
V7=0
I8
I
Vf
I7
I8
R9 I = R9 I 7
I 8 = R9
R2
Va
R7 R1
R6 R3 R4
Vb
R3 R8 R5 R6
14.15
4