Estudo Dirigido Amp-Ops

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Estudo Dirigido Amp-Ops
Nome : Vinicius a c motta Turma:1301
1- Um amplificador operacional real (AOR) é um dispositivo eletrônico que amplifica sinais elétricos. Ele é composto por dois transistores bipolares ou dois transistores de efeito de campo, e é projetado para ter uma alta relação de ganho, uma alta impedância de entrada e uma baixa impedância de saída.
O modelo de amplificador operacional ideal é um modelo matemático que descreve o comportamento de um AOR ideal. Ele assume que o AOR tem um ganho infinito, uma impedância de entrada infinita e uma impedância de saída zero.
Ganho limitado: O ganho de um AOR real é limitado pela sua estrutura física e pelos componentes usados em sua construção. O ganho de um AOR ideal é infinito.
Impedância de entrada finita: A impedância de entrada de um AOR real é finita. Isso significa que ele não pode fornecer uma impedância infinita para o circuito de entrada.
A impedância de entrada de um AOR ideal é infinita.
Impedância de saída finita: A impedância de saída de um AOR real é finita. Isso significa que ele não pode fornecer uma impedância zero para o circuito de saída. A impedância de saída de um AOR ideal é zero.
Ruído: Os AORs reais produzem ruído elétrico. O ruído é uma forma de interferência que pode degradar a qualidade do sinal amplificado. O modelo do Amplificador Operacional Ideal não produz ruído.
Limitação de faixa dinâmica: A faixa dinâmica de um AOR real é limitada. Isso significa que ele não pode amplificar sinais com uma amplitude muito grande. A faixa dinâmica de um AOR ideal é infinita.
2- a)
Frequência de transição
A frequência de transição é a frequência na qual o ganho de um amplificador operacional começa a diminuir de forma significativa. É o ponto em que as características de ganho e fase do amplificador começam a divergir.
b)
BW = 1 MHz / (1 - 10^(-0.1*20)) BW = 1 MHz / (1 - 0.316)
BW = 1 MHz / 0.684 BW = 1.46 MHz
Portanto, a largura de banda para um ganho em malha fechada de 20 dB e uma frequência de transição de 1 MHz é de 1,46 MHz.
Resposta: 1,46 MHz
3-
A resposta em frequência de um amplificador operacional é determinada pelo seu ganho em baixa frequência, ganho em alta frequência e largura de banda de potência. O ganho em baixa frequência é determinado pela tensão de offset e a resistência de entrada do operacional. O ganho em alta frequência é determinado pela carga conectada à saída do operacional e pelo slew rate do operacional. A largura de banda de potência é determinada pelo slew rate do operacional e pela resistência de saída do operacional.
No caso em questão, o tempo de subida do sinal é de 1/150 KHz = 6,67 μs.
Portanto, o slew rate do operacional é de:
SR = 5 V / 6,67 μs
SR = 736,8 μV/μs
Resposta: O slew rate do operacional é de 736,8 μV/μs.
4-
As duas únicas aplicações de Amp-Ops com realimentação positiva são:
Osciladores: Os osciladores são circuitos eletrônicos que geram sinais periódicos de tensão ou corrente. Eles são utilizados em uma ampla variedade de aplicações, como geradores de sinais, filtros, transmissores e receptores de rádio.
Comparadores com histerese: Os comparadores são circuitos eletrônicos que comparam dois sinais de tensão e fornecem uma saída digital, alta ou baixa, dependendo de qual sinal é maior.
5-
Substituindo os valores dados, obtemos:
V_o = -10mA - 20mV
V_o = -20mV
Portanto, o valor da tensão de saída do circuito é de -20mV, quando os valores de V_a e V_b são 10mV e 20mV, respectivamente.
Portanto, as respostas para as duas perguntas são:
a) V_o = -V_a - V_b
b) V_o = -20mV
6-
V_o = -V_c
V_o = -V_a - V_b
V_o = -2V - (6kΩ/(6kΩ + 12kΩ)) * 2V
V_o = -2V - (6/18) * 2V V_o = -2V - 6V/9
V_o = -2V - 2V/3 V_o = -(6V - 2V)/3
V_o = -4V/3 V_o = -1.33V
A tensão de saída do circuito é de -1.33V.
O resultado do cálculo é um valor negativo. Isso ocorre porque o AOP ideal tem ganho infinito, o que faz com que a tensão de saída seja sempre oposta à tensão de realimentação.
7 -
Resposta
O circuito da imagem é um amplificador operacional com realimentação positiva. Nesse tipo de circuito, a saída do AOP é adicionada à entrada, amplificada e adicionada novamente à
entrada, e assim por diante. Isso cria um processo de feedback positivo que faz com que a saída do circuito aumente exponencialmente.
Para estabilizar o circuito, é necessário inserir um elemento no circuito que dissipe energia.
Nesse caso, o elemento de dissipação é o resistor Rf.
A tensão de saída do AOP é dada pela seguinte equação:
V_o = -V_c
Onde V_c é a tensão de realimentação.
A tensão de realimentação é dada pela seguinte equação:
V_c = V_a + V_b
Substituindo a segunda equação na primeira, obtemos:
V_o = -(V_a + V_b)
Portanto, a tensão de saída do circuito é dada pela seguinte equação:
V_o = -V_a - V_b
Dados do circuito:
Rf = 100kΩ R1 = 10kΩ R2 = 20kΩ
V_a = 10mV
Cálculo da tensão de saída:
V_o = -V_a - V_b
V_o = -10mV - (10kΩ/(10kΩ + 20kΩ)) * 10mV V_o = -10mV - (10/30) * 10mV
V_o = -10mV - 10mV/3 V_o = -10mV - 10mV/3 V_o = -(30mV - 10mV)/3
V_o = -20mV/3 V_o = -6.66mV
Resposta:
A tensão de saída do circuito é de -6.66mV.
Substituindo o valor da tensão de saída calculado anteriormente, obtemos:
I = -6.66mV / 100kΩ
I = -6.66µA
Resposta:
A corrente I é de -6.66µA.
8-
Cálculo da tensão de saída: V_o = -V_a - V_b
V_o = -2V - (1kΩ/(1kΩ + 1kΩ)) * 2V V_o = -2V - (1/2) * 2V
V_o = -2V - 2V/2 V_o = -(4V - 2V)/2
V_o = -2V/2 V_o = -1V
Resposta:
A tensão de saída do circuito é de -1V.
substituindo os valores
R₁ = (-1V * 2kΩ) / (500µA - 6mA)
R₁ = (-2V) / (-5,5mA) R₁ = 364Ω
Portanto, o valor mínimo de R₁ é de 364Ω.
9-
Cálculo da tensão de saída:
V_o = -V_a - V_b
V_o = -10mV - (10kΩ/(10kΩ + 20kΩ)) * 10mV V_o = -10mV - (10/30) * 10mV
V_o = -10mV - 10mV/3 V_o = -10mV - 10mV/3 V_o = -(30mV - 10mV)/3
V_o = -20mV/3 V_o = -6.66mV
Resposta:
A tensão de saída do circuito é de -6.66mV.
Substituindo os valores conhecidos, obtemos: R₁ = (-6.66mV * 100kΩ) / (500µA - 6mA)
R₁ = (-666µV * 100kΩ) / (-5.5mA) R₁ = (-666 *
OBS -
I_m é o valor médio da corrente I, que neste caso é de 500µA.
I_m é a variação da corrente I, que neste caso é de 8mA - 2mA = 6mA.