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.