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Amplificadores operacionais e suas aplicaçõesaplicações Professor Wilian Soares Lacerda Amplificador diferencial +Vcc Vo1 Vo2 Rc Rc Vi1 Vi2 -Vee β β Re • Símbolo: Vo1Vi1 Vo2Vi2 Amplificador operacional É um amplificador diferencial de ganho (Av) muito alto, impedância de entrada (Ri) muita alta e baixa impedância de saída (Ro). Símbolo: Vo V1 V2 + - Vd Modelo matemático: Ri + - + - Ro Ad.Vd + Ac.Vc V1 V2 Vd Vo Onde: Vd = V1 – V2 → tensão diferencial de entrada Vc = (V1+V2)/2 → tensão de modo comum Vo = Ad.Vd + Ac.Vc → tensão de saída Características do amplificador operacional ideal: � Impedância de entrada: Ri = ∞ Ω � Impedância de saída: Ro = 0 Ω � Ganho diferencial: Ad = ∞ � Ganho de modo comum: Ac = 0 Operação diferencial: V2 = -V1 (entradas iguais em módulo mas diferentes em polaridade) Vo = Ad.(V1 - V2) + Ac.(V1+V2)/2 Vo = Ad.(V1-(-V1)) + Ac.(V1 - V1)/2 Vo = 2.V1.Ad Operação modo comum: V2 = V1 (entradas iguais em módulo e polaridade) Vo = Ad.(V1-V2) + Ac.(V1+V2)/2 Vo = Ad.(V1-V1) + Ac.(V1+V1)/2 Vo = Ac.V1 Razão de Rejeição de Modo Comum: RRMC = Ad/Ac RRMC(log) = 20.log10(Ad/Ac) Para o amplificador operacional ideal: RRMC = ∞ Tensão de desequilíbrio de entrada (Voffset): É a tensão entre as entradas do amplificador operacional que garante uma tensão nula na saída. Vo + - Vo = 0V (ideal) Vo ≠ 0V (real) - Para garantir tensão nula na saída para tensões nulas de entrada, é acrescentado na entrada uma tensão Voffset de compensação: Vo = 0V + 1mV - Taxa de subida (slew rate): É a máxima taxa na qual a saída do amplificador pode variar para acompanhar a entrada. É medido em V/µs. Vo - +Vi t t Vo Vi ∆V/∆t Aplicações Lineares do Amplificador Operacional 1 - Amplificador inversor: -Vi Ri Rf 1kΩ 0,5V 10kΩ +12V .Vi Ri Rf Vo −= Obs.: é possível ligar vários amplificadores em cascata para uma maior amplificação. Vo + Ri0,5V -12V -5V.0,5V 1k 10k Vo = Ω Ω−= 2 - Amplificador não inversor Vo + - Vi 2V .Vi R1 Rf 1Vo += 4V.2V 1k 1k 1Vo += Ω Ω += R1 Rf 1kΩ 1kΩ 4V.2V 1k 1Vo += Ω += 3 - Seguidor unitário: Vo = Vi Vo - Vo +Vi 4 - Somador inversor: -V3 R3 Rf 1kΩ -2V 1kΩ V2 R2 1kΩ 3V V1 R1 1kΩ 0,5V Vo + R3-2V ++−= .V3 R3 Rf .V2 R2 Rf .V1 R1 Rf Vo 5 - Subtrator: Vo + -V2 R2 R1 V1 R1 R2 R1 ( ) R1 R2 .V2V1Vo −= Aplicações Não Lineares do Amplificador Operacional 1 - Integrador: -Vi C 1kΩ 1µF Vk ∫−= Vi.dt. R.C 1 Vo Vo + -Vi R1mV R.C ∫Ω −= 1mV.dt. F.11k 1 Vo µ 2 - Diferenciador: Vo -Vi R C 2V.sen(ϖ.t) f = 1kHz 10µF dt dV1 R.C. - Vo = ω = 2.π.f [rad/s] Vo = -0,4.πVcos(ω.t) + dt .t)]d[2V.sen( F...1010k - Vo ω µΩ= 3 - Comparador: Vo +Vi +12V +12V Vo - -12V Vref -12V ViVref 4 - Comparador com histerese: Vo + - Vi -12V +12V Vo Vi +12V -Vref +Vref Vref R1 R2 Vi -12V .Vo R2R1 R2 Vref + ±= 5 - Oscilador: Vo + - C +12V R Vc + C -12V Vref R1 R2 t +12V -12V Vo T − += β1 β1 2.R.C.T ln R1R2 R1 β + = t +Vref -Vref Vc
