A7 Amplicicadores

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Aula 7 – Amplificadores 
operacionais
Prof. Henrique Marin van der Broocke Campos, eng. eletricista e mestre
enghenrique@outlook.com
CCE0428 – Redes Industriais e 
Sistemas Supervisórios
Objetivo da aula
 Revisar o estudo sobre amplificadores
operacionais e seu contexto no
condicionamento de sinais
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O que vamos aprender
 Introdução
 Amplificador inversor
 Amplificador não inversor
 Amplificador seguidor de tensão
 Amplificador diferencial
 Amplificador somador
 Amplificador diferenciador
 Amplificador integrador
 Amplificador de instrumentação
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Introdução
 As principais funções dos circuitos de
condicionamento de sinal são: excitação,
amplificação, linearização, filtragem, isolação,
conversão de corrente em tensão e conversão de
tensão em corrente
 Os amplificadores operacionais (amp-ops) são
necessários para amplificar sinais de baixa amplitude
(potência), por exemplo, tensões de saída de um
termopar ou de saída da ponte de extensômetros
(strain gauge), a um nível que permita que estes sinais
possam ser processados posteriormente
 Através da sua alta impedância de entrada e baixa
impedância de saída proporciona uma ótima
transferência do sinal
 Melhora a precisão do sinal porque permite colocá-lo
ao nível requerido pelo conversor analógico-digital
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Introdução
 Algumas aplicações: sistemas eletrônicos de controle
industrial; instrumentação industrial, nuclear e
instrumentação médica; computadores analógicos;
equipamentos de telecomunicações; equipamentos
de áudio; sistemas de aquisição de dados
A – Entrada inversora
B – Entrada não inversora
Y - Saída
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Terminais, simbologia e circuito 
equivalente de um amp-op
 O amp-op apresenta o símbolo da Fig. 1(a),
indicando também a sua alimentação (𝑉𝐶𝐶)
 O circuito CA equivalente do amp-op ideal é
mostrado na Fig. 1(b)
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Figura 1:
(a) Símbolo
esquemático
para um amp-
op;
(b) circuito
equivalente de um
amp-op ideal
Características de um amp-op
ideal
 Impedância de entrada infinita
 Impedância de saída nula
 Ganho de modo comum nulo ou,
equivalentemente, rejeição de modo comum infinito
 Ganho em malha aberta infinito
 Insensibilidade à temperatura (drift nulo)
 Largura de faixa de resposta em frequência infinita
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Característica de transferência
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Circuito Integrado µA741
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Cancelamento da tensão de 
offset de saída
 A tensão de offset de saída é resultante de um
desbalanceamento entre os transistores do estágio
diferencial de entrada do amp-op
 Uma técnica de cancelamento desse offset é
mostrada abaixo:
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Circuito real de um amp-op
𝑣𝑑 = 𝑣𝑏 − 𝑣𝑎 = 𝑅𝑖 . 𝐼𝐵 = 0 ∴ 𝑣𝑎 = 𝑣𝑏
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Os terminais estão em curto-
circuito virtual
Topologias Básicas com Amp-
Ops
 Amplificador Inversor;
 Amplificador Não-Inversor;
 Amplificador Seguidor de Tensão;
 Amplificador Somador;
 Amplificador Diferencial ou subtrator;
 Amplificador de Instrumentação
 Amplificador comparador
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Amplificador Inversor
 O ganho em malha fechada é:
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Amplificador Não-Inversor
 O ganho em malha fechada é:
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Amplificador Seguidor de tensão
 Também chamado de buffer
 Pode ser aplicado utilizando resistências iguais
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Amplificador somador
 Neste caso, foi utilizado um resistor de equalização
(𝑅𝑒) para reduzir a tensão de offset
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Amplificador somador inversor
 Resolvendo o circuito, obtém-se:
 Igualando-se as resistências o circuito torna-se
somador apenas
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Amplificador diferencial
 O circuito mais genérico:
 Que resulta em:
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Amplificador diferencial
 Fazendo R1 = R3 e R2 = R4:
 Que resulta em:
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Razão de rejeição em modo 
comum
 Se no amp-op anterior, 𝑣1 = 𝑣2, a tensão de saída 𝑣𝑜
seria nula, porém na prática isso não ocorre
 A razão de rejeição de modo comum (CMRR:
Common-mode rejection ratio) é a propriedade do
amp-op rejeitar sinais idênticos aplicados
simultaneamente nas entradas, denominados sinal de
modo comum. Uma aplicação dessa propriedade é
a rejeição de um ruído externo
 A relação 𝐴𝑑 =
𝑅2
𝑅1
é definida, sendo 𝐴𝑑 o ganho
diferencial de tensão
 𝐴𝑐 representa o ganho de modo comum
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Razão de rejeição em modo 
comum
 Assim define-se o matematicamente o CMRR:
𝐶𝑀𝑅𝑅 =
𝐴𝑑
𝐴𝑐
Em decibéis:
𝐶𝑀𝑅𝑅 = 20𝑙𝑜𝑔
𝐴𝑑
𝐴𝑐
 O amp-op ideal apresenta 𝑨𝒄=0
 A tensão de saída do amp-op real então pode ser
calculada por:
𝑣𝑜 = 𝐴𝑑 . 𝑣𝑑 + 𝐴𝑐 . 𝑣𝑐
Onde:
𝑣𝑑: tensão diferencial
𝑣𝑐: tensão de modo comum
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Razão de rejeição em modo 
comum - exemplo22
Razão de rejeição em modo 
comum - exemplo23
Amplificador de instrumentação
 Apresenta características diferenciadas em relação
aos demais amp-ops:
 Resistência de entrada extremamente alta
 Resistência de saída menor que demais amp-ops
 CMRR superior a 100 dB
 Ganho de tensão em malha aberta muito acima de
amp-ops comuns
 Tensão de offset de entrada muito baixa
 Drift muito baixo
 Ganho variável com um único resistor (𝑅𝑔)
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Amplificador de instrumentação
 Exemplo LH 0036:
 Resistência de entrada: 300 MΩ
 Resistência de saída: 0,5 Ω
 CMRR: 100 dB
 O ganho de tensão em malha aberta é baixo
 Tensão de offset de entrada: 0,5 mV
 Drift: 10 µV/0C
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Amplificador de instrumentação
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Amplificador de instrumentação
 Ao analisar o nó A, no estágio não-inversor:
Que permite obter:
 Ao analisar o nó B:
Que resulta em:
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Amplificador de instrumentação
 O estágio diferencial é dado pela eq.:
 Substituindo as expressões de 𝑣𝑦 e 𝑣𝑥 obtém-se:
 Normalmente 𝑣1 e 𝑣2 representam o sinal de um
sensor e um valor de referência ou set-point
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Amplificador de instrumentação
 Exemplo do INA188
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Amplificador de instrumentação
 Exemplo do INA188
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Amplificador de instrumentação
 Exemplo do INA188
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Amplificador de instrumentação
 Exercício
 Considerar R = 10 kΩ, 𝑣1 = 2,011 V, 𝑣2 = 2,017V. Se 𝑅𝐺 for
ajustado para 500 Ω, determine: a) o ganho de tensão (𝐴𝑣)
b) a tensão de saída (𝑣𝑜). R.: 𝐴𝑣=41 e 𝑣𝑜 = 246 mV
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Amplificador diferenciador
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Amplificador integrador
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Amplificador comparador
 Comparador é um circuito com amplificador
operacional cuja saída é dada em função da
diferença de tensão entre os terminais de entrada
 Comparador não inversor tem o sinal de entrada no
terminal não inversor
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Se 𝑉𝑟𝑒𝑓 = 0
Amplificador comparador
 Comparador inversor tem o sinal de entrada no
terminal inversor
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Se 𝑉𝑟𝑒𝑓 = 0
Resumo
 Vimos que amplificadores operacionais são
dispositivos eletrônicos na forma de circuitos
integrados e que possuem como característica
básica uma elevada impedância de entrada e baixa
impedância de saída
 São especialmente importantes para
condicionamento de sinais de sensores, possibilitando
amplificação, conversão de corrente para tensão,
isolação, filtragem, entre outras
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Resumo
 Topologias de circuitos lineares com amp-op são
utilizadas, comumente, para amplificação e isolação
 Circuitos não lineares, como comparadores, são
aplicados, entre outras situações, para fornecer uma
saída lógica baseada em algum comportamento da
grandeza medida do circuito
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Dúvidas/perguntas39
Referências Bibliográficas
Campilho, Aurélio. Instrumentação Electrônica - Métodos e Técnicas de
Medição. FEUP Edições, 2000.
Prof. Antonio Carlos Seabra – Univesp TV:
https://www.youtube.com/watch?v=ZuGXRpvd-
y4&t=878s&list=PLxI8Can9yAHevRkQnSgviIgnzCH3Nss_Y&index=13PERTENCE JUNIOR, Antonio. Amplificadores operacionais e filtros ativos. São
Paulo: MAKRON Books, 1996.
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