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Eletrônica II – ELE30033 Prof. Lucas Feksa Ramos feksa@unir.br Ementa • Amplificador Diferencial: Par Diferencial Bipolar; Operação a Grandes e Pequenos Sinais do Par Diferencial; Carga Ativa; Par Diferencial usando Transistor de Efeito de Campo; Estágio de Saída e Circuitos de Potência: Tipos de Estágios de Saída; Circuitos Integrados Analógicos: Amplificador Operacional Ideal, Circuitos usando o Amplificador Operacional, Amplificador Operacional Não- Ideal, Filtros Ativos, Geradores de Forma de onda e Circuitos Osciladores, Temporizador 555. Resolva • Determine R1 e R3 para que o circuito tenha uma resistência de entrada de 50 kΩ e um ganho de -104 V/V. sabe-se que R4 = R2 = 100 kΩ. Resolva • Determine R1 e R3 para que o circuito tenha uma resistência de entrada de 50 kΩ e um ganho de -104 V/V. sabe-se que R4 = R2 = 100 kΩ. Buffer de tensão • Um circuito buffer fornece um meio de isolar um sinal de entrada de uma carga ao utilizar um estágio com ganho unitário de tensão, sem inversão de fase ou polaridade, e agir como um circuito ideal com impedância de entrada muito alta e impedância de saída muito baixa. Fontes Controladas • Amplificadores operacionais podem ser empregados para formar vários tipos de fontes controladas. • Uma tensão de entrada pode ser utilizada para controlar uma tensão ou uma corrente de saída, ou uma corrente de entrada pode ser usada para controlar uma tensão ou uma corrente de saída. • Esses tipos de conexão são adequados para uso em vários circuitos de instrumentação. Fonte de tensão controlada por tensão Uma configuração ideal de uma fonte de tensão cuja saída Vo é controlada por uma tensão de entrada V1. Podemos ver que a tensão de saída é dependente da tensão de entrada (vezes um fator de escala k). Esse tipo de circuito pode ser construído utilizando-se um amp-op. Fonte de tensão controlada por tensão • Duas versões do circuito são mostradas: uma utiliza a entrada inversora e a outra, a entrada não inversora. Fonte de corrente controlada por tensão • Uma configuração ideal de circuito que gere uma corrente de saída controlada por uma tensão de entrada. • A corrente de saída depende da tensão de entrada. Na pratica, o circuito pode ser construído como: Fonte de corrente controlada por tensão • Com a corrente de saída através do resistor de carga RL controlada pela tensão de entrada V1. • A corrente através do resistor de carga RL pode ser determinada como: Fonte de tensão controlada por corrente • Uma configuração ideal de uma fonte de tensão controlada por uma corrente de entrada. • A tensão de saída depende da corrente de entrada. Fonte de tensão controlada por corrente • Uma configuração pratica do circuito é construída utilizando-se um amp-op. Fonte de corrente controlada por corrente • Uma configuração ideal de um circuito que gere uma corrente de saída dependente de uma corrente de entrada. • Nesse tipo de circuito, uma corrente de saída é fornecida dependendo da corrente de entrada. Fonte de corrente controlada por corrente • Uma configuração pratica do circuito é mostrada onde a corrente de entrada I1 resulta na corrente de saída Io, de maneira que: Exercício 1 • Para o circuito a seguir, calcule IL Exercício 2 • Para o circuito, calcule Vo. Alimentação de Amp-op • Normalmente os amp-op são projetados para serem alimentados simetricamente. • Em alguns casos, podemos utilizar o amp-op com monoalimentação. • Existem, alguns amp-op fabricados para trabalharem com monoalimentação. • Quando não dispomos de fontes simétricas, podemos improvisá-las utilizando fontes simples. • Em qualquer caso, o ponto comum das fontes será́ o terra do circuito, como um todo. Alimentação de Amp-op Necessidade de uso de uma fonte simétrica Oitava e Década • Os conceitos de oitava e década serão muito úteis durante os estudos de Amp-op. e filtros ativos. Slew-rate (SR) Taxa de subida, Taxa de resposta ou Taxa de giro • É a máxima taxa de variação de saída por unidade de tempo [V/µs] • Determinado pelo fabricante. • O 741 possui SR= 0,5 V/µs, o LF351 possui SR=13 V/µs e o LM318 =70 V/µs. • Se Vp > Vp máximo, ocorre distorção do sinal. • Para uma f determinada achamos um VP máxima, e vice-versa, para evitar distorções do sinal de saída. Saturação • Tensão máxima de saída. • Associada a alimentação ±Vcc (No caso do Amp-Op 741 ±15V, resultando na prática numa saturação de ±13,5V). Ruídos nos circuitos com Amp-Op • origem: motores elétricos elétricos, linhas de transmissão, descargas atmosféricas, radiações eletromagnéticas, etc.; • prevenção: melhorar aterramento do circuito e equipamentos envolvidos. Ex: capacitores de 0,1µF entre o +Vcc e o - Vcc do Amp-Op, o mais próximo deste. Overshoot (sobrepassagem) • Fornecida pelo fabricante, representa em porcentagem o quanto o sinal ultrapassa de seu valor máximo até atingir o estado permanente. • No Amp-Op 741 o overshoot é da ordem de 5%. O overshoot é um fenômeno prejudicial, principalmente quando se trabalha com sinais de baixo nível. Frequência de corte (Fc) • Por definição é a frequência no qual temos uma redução pela metade da potência de saída máxima ou uma redução de 0,707 na tensão de saída máxima, ou ainda, o ponto no qual o ganho máximo sofre uma queda de 3dB. Rise-Time (Tr) (Subida - dado Tempo de pelo fabricante ) • Tempo gasto pelo sinal de saída para variar de 10% a 90% de seu valor final. • Para amplitudes altas: • Para o 741 o Tr típico é 0,3 µs. Assim, podemos encontrar BW ≈ 1MHz. Exercícios para fixação de Amp-Op 1 Exercícios para fixação de Amp-Op 1 Exercícios para fixação de Amp-Op 2 • Determine o ganho de tensão em malha fechada do amplificador a seguir: Exercícios para fixação Amp-Op 3 • Dada a configuração op-amp, determine o valor de Rf necessário para produzir um ganho de tensão em circuito fechado de -100. Sabendo que Ri = 2,2 kΩ e o valor absoluto do ganho em malha fechada é |Acl| = 100, o calculo de Rf é: Exercícios para fixação Amp-Op 4 • Para o circuito a seguir, determine: A) A equação de Vo, considerando Rf = 10,0 kΩ e Rs = 5,0 kΩ; Modo de Operação do Amp-Op • Basicamente trabalha de três modos: üSem realimentação; üCom realimentação positiva ; üCom realimentação negativa; Circuitos sem realimentação • Conhecido como malha aberta üGanho não controlado üAplicação: comparadores Circuitos com Realimentação Positiva • Conhecido como malha fechada üCircuito instável üAplicação: osciladores Circuitos com realimentação negativa • Configuração mais importante nos amp-op; • Aplicação: üAmplificador filtros ativos; üAmplificador não inversor ; üAmplificador Inversor; üAmplificador somador; üAmplificador diferencial; üAmplificador; Integrador; üEtc. Exercício 5 • Para o circuito a seguir, determine: A) A equação de Vo; B) O valor de Va=8V, substituir na equação do Vo; Exercício 5 Exercício para Casa (Recomendado) feksa@unir.br
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