Apres_2_Ampop_Ideal

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Eletrônica Analógica - II Prof. Volney C. Vincence_____________________________________________________________________
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INTRODUÇÃO AOS AMPLIFICADORES 
OPERACIONAIS - AMPOP
● Desenvolvidos para computação analógica para realizar operações matemáticas.
● Ampop. em CI's monolíticos são baratos, tamanho reduzido, baixo consumo de potência 
e ainda alta confiabilidade.
● Qualquer ampop. é apenas um amplificador de elevado ganho com acoplamento DC 
podendo ser usado em toda aplicação que se queira amplificação
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1945 - Primeira geração ampop. com válvulas
1955 - Segunda geração ampop. com transistores
1965 - Terceira geração ampop. monolíticos bipolar
1975 - Quarta geração ampop. monolíticos BIFET
1985 - Não definida (Potência, Low-Voltage, etc.)
Blocos básicos do amplificador operacional
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DIAGRAMA INTERNO DE UM AMPOP
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CARACTERISTICAS IDEAIS DO AMPOP
▲ A partir deste instante o ampop. será visto como um bloco eletrônico básico, compacto,
confiável, fácil de se usar e de baixo custo, uma verdadeira caixa preta 
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GRÁFICO DO COMPORTAMENTO DE SAÍDA DO AOP, SEGUNDO 
VALORES POSITIVOS E NEGATIVOS
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Transiente
DC sweep
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Alguns amplificadores operacionais
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● Quando existe uma resistência ligada entre o terminal de saída, vo, e o terminal da 
entrada inversora (-), diz-se que o ampop tem realimentação negativa (figura a). 
Quando a resistência está ligada entre a saída, vo, e o terminal da entrada não-
inversora (+), diz-se que o ampop tem realimentação positiva (figura b).
(a) Ampop com realimentação negativa. (b) Ampop com realimentação positiva.
Conceito sobre realimentação
Curto circuito Virtual
Terra virtual
● Será usada a realimentação negativa para circuitos lineares
● Será usada a realimentação positiva para circuitos não lineares
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Configurações de Amplificadores realimentados
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Seguidor de tensão (Buffer) • Ganho unitário• Alta impedância de entrada
• Baixa impedância de saída
Circuito Somador inversor
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Amplificador inversor com divisor de tensão
Amplificador não inversor com divisor de tensão
Como ficaria a função de transferência se outro sinal
também fosse aplicado ao terminal de R2?
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Circuito somador não inversor
●Foi visto anteriormente que a impedância de entrada de um amplificador não inversor com
entrada única é muito alta. No caso acima a situaçãoé outra pois:
Como ficaria a impedância de entrada para um circuito somador com n entradas?
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( )V R
R
V Vo
f
B A= −
Amplificador Diferencial ou Subtrator
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Amplificador de Instrumentação
( )V R
R
R
R
V Vo
o= − +⎛⎝⎜
⎞
⎠⎟ −1
2 1
2
1 2
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Amplificador de Instrumentação
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- Integrador Miller
Amplificador Integrador Inversor
( ) ( )i t C dV t
dtc
o= ( ) ( )i t i tc i= − ( ) ( )V t
R
C
dV t
dt
i o= −
( ) ( ) ( )V t
RC
V t dt Vo i
t
o= − +∫1 00
No domínio do tempo
RC : Constante de tempo de integração.
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= Entrada simétrica e periódica para um 
circuito linear a saída será simétrica e 
periódica também.
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No domínio da frequência
( ) ( )V s I s
sCo
C=
( ) ( )I s V s
Ri
I=
I IC i=
( )
( )
V s
V s sCR
o
i
= − 1
O que representa uma defasagem de 180º e um pólo na origem. 
Formas de compensar o efeito de saturação em baixa freqüência.
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Amplificador Integrador não Inversor
V
V sCR
o
i
= 2
Amplificador Diferenciador Inversor (derivada)
No domínio do tempo
No domínio da frequência
( )
t
VRCtV io Δ
Δ−=
( )
( )
V s
V s
SCRo
i
= −
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●O amplificador diferenciador tem tendência a oscilar. 
Para evitar este efeito utiliza-se uma resistência em série com o capacitor, ( R1 = 0,1 R ).
Com este resistor, o ganho de tensão em malha fechada fica 10. O efeito é de limitar o 
ganho de tensão de malha fechada em alta freqüências, que é justamente onde surge o
problema da oscilação.
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Amplificador Diferenciador não inversor
i f
i
R RVo sCR
Vi R 1 sCR
⎛ ⎞+ ⎛ ⎞= ⎜ ⎟⎜ ⎟+⎝ ⎠⎝ ⎠
Para sCR << 1
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GENERALIZAÇÃO DAS REDES DO AMPOP - QUADRIPÓLOS OU 2 PORTAS
Isc
V
I
V)s(Z ==
Zsc
Vi s
Isci i
= ( )
Zsc
Vo s
Iscf f
= ( )
Gv
Vo s
Vi s
Zsc
Zsc
f
i
= = −( )
( )
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Computação Analógica
-Os ampops são fundamentais na computação analógica
-Solução de equações diferenciais
-Admitamos que d2v/dt2 seja disponível na forma de uma tensão de saída.
-Com ajuda de dois integradores pode-se obter uma tensão proporcional à v.
-Se for adicionado um somador pode-se ter:
-O diagrama de blocos mostra que se for realimentado o sinal do ponto 4 
a solução da equação diferencial será obtida. Portanto o sinal no nó 2 é a
solução da equação diferencial.
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Condições iniciais dos capacitores
V1 = Ap.cos(ωt)
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Amplificadores Conversores
Conversor Tensão x Tensão
Conversor Tensão x Corrente
I
V
RL
i=
-Amplificador de Transcondutância
-Carga flutuante
-Depende da variação de Vi (independe de RL)
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3 f i
L
2 1 2
R R Vtem se : I
R R R
−= − =
Conversor Tensão x Corrente Howland
-Amp. de Transcondutância
-Conversor V x i com carga aterrada
-Com a condição de balanceamento
a corrente de saída dependerá da 
variação de Vi (independe de RL)
Condição de balanceamento
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Conversor tensão corrente diferencial com carga aterrada
-Se V1, V2 e R2 são constantes, logo iL também será constante
-A corrente na carga independe do valor da resistência de carga
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Conversor Tensão x Corrente diferencial com carga flutuante (circuito bipolar)
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Conversor Tensão x Corrente Howland modificado com carga aterrada
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Conversor Corrente x Tensão
Conversor Corrente x Corrente
I
I
R
R R
L
i
f
f
= − +⎡⎣⎢
⎤
⎦⎥
1 1
V I Ro i f= −
Para R muito grande
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Conversor Corrente x Corrente
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Exemplo de aplicação: Conversor digital analógico
3 2 1 0
3 2 1 03
.
2 . 2 . 2 . 2
2 .10
f ref
o
R V
v S S S S
k
⎡ ⎤= − + + +⎣ ⎦
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