Eletronica aplicada
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Centro Universitário Central Paulista – UNICEP Engenharia de Computação
Eletrônica Aplicada
-- 1º semestre de 2014 –
Amplificadores Operacionais
Modos de Operação e Configurações Básicas
1 – Modos de Operação do AO:
Malha aberta
• Sem realimentação.
Malha fechada
• Com realimentação positiva;
• Com realimentação negativa.
Malha aberta
Sem realimentação
• Ganho é estipulado pelo próprio fabricante, não se tem controle sobre o mesmo – ganho de malha aberta;
• AVOL=15.000 ou AVOL=15V/mV;
• Utilizado somente como comparador e não como amplificador.
Comparadores
• Circuitos eletrônicos que comparam dois sinais entre si;
• Comparador não inversor – sinal de referência é aplicado na entrada inversora do AO e o sinal da variável a ser comparada aplicado na entrada não inversora.
Exemplo
• Comparador inversor – sinal de referência é aplicado na entrada não inversora do AO e o sinal da variável a ser comparada aplicado na entrada inversora.
• Comparador não inversor com referência não nula– sinal de referência diferente de zero é aplicado na entrada inversora do AO e o sinal da variável a ser comparada aplicado na entrada não inversora.
• Comparador inversor com referência não nula– sinal de referência diferente de zero é aplicado na entrada não inversora do AO e o sinal da variável a ser comparada aplicado na entrada inversora.
Comparadores
Detector de passagem por zero:
• Comparador não inversor
• Comparador inversor
Detector de passagem por nível prefixado:
• Comparador não inversor com referência não nula
• Comparador inversor com referência não nula
Comparadores sob a forma de circuito integrado
A ampla utilização de AO´s trabalhando como comparadores levou fabricantes a produzirem CI´s comparadores específicos:
• LM311;
• LM339.
National Semiconductors.
Porque realimentar? Porque não posso usar o AO em malha aberta para criar um amplificador?
O sinal de saída é limitado na saturação ou um pouco menos. Assim, para dar origem a um amplificador, é necessário ter um controle do ganho e, isso só se torna possível criando arranjos, de que forma? Através de realimentação, ou seja, fechando a malha do circuito.
Malha fechada a – Com realimentação positiva • Tomamos uma porção da saída e retornamos para a entrada do circuito,
nesse caso, fazemos o sinal retornar para a entrada não inversora. Realimentação positiva é frequentemente indesejável pois, causa instabilidade do circuito, isto é, variações abruptas de um nível para outro. Algumas vezes, entretanto, um circuito instável é exatamente o que se deseja.
• Saída instável – saída não linear - aplicação não-linear de AO;
b – Com realimentação negativa
• Tomamos uma porção da saída e retornamos para a entrada do circuito, nesse caso, fazemos o sinal retornar para a entrada inversora.
2 – Sistema genérico com realimentação negativa: • Vi – sinal de entrada; • Vo – sinal de saída; • Av – ganho de tensão em malha aberta; • B – fator de realimentação negativa; • Vd – sinal diferencial; • Vf – sinal realimentado na entrada.
Equação de Black* Avf – ganho de malha fechada
Av→∞ Ganho de tensão em malha fechada pode ser controlado através do circuito de realimentação negativa.
* Harold Stephen Black (Harry Black).
3 – Configurações Básicas:
Realimentação negativa
• Configuração não inversora - amplificador não inversor;
• Configuração inversora - amplificador inversor;
• Seguidor de tensão (buffer) – amplificador ganho unitário.
Configuração inversora - Amplificador inversor
Terra virtual!
O ganho de tensão de malha fechada depende apenas do circuito de realimentação negativa.
Configuração não inversora - Amplificador não inversor
O ganho de tensão de malha fechada depende apenas do circuito de realimentação negativa.
Regras de ouro:
- Terra virtual ou curto circuito virtual;
- Corrente de polarização das entradas.
Seguidor de tensão
Se no amplificador não inversor R1=∞ (circuito aberto) e Rf=0 (curto):
4 – Associação de estágios em cascata:
Para reforçar...
• Circuitos lineares: preservam a forma de onda do sinal de entrada. Se uma entrada é senoidal, a saída também será senoidal.
• Exemplos de aplicações lineares – amplificador inversor, amplificador não inversor, somador, diferenciador ou subtrator, integrador, seguidor de tensão, etc.
• Exemplos de aplicações não lineares – limitadores, retificadores, grampeadores, detectores de envoltória e geradores de função com diodos.
5 - Bibliografia referente :
• Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos - Antônio Pertence Júnior.
• Slides_3;
• Lista 2.