Instrumentação - U2S22

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07/03/2020
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Instrumentação Eletroeletrônica
2019/01
Prof. Richardson Ramos Pacó
Unidade 2 - Circuitos em sistemas de
medição
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2.2 – Amplificadores Operacionais
Introdução
❑ O amplificador talvez seja um dos blocos mais importantes de um projeto de 
medição, pois é o responsável pelo processamento direto do sinal que vem 
do transdutor. 
❑ Um exemplo são os amplificadores de áudio, que têm função de amplificar o 
sinal de áudio proveniente de algum transdutor, como um microfone ou os 
captadores de uma guitarra. 
Sinal físico Sinal elétrico Sinal físico
2.2 – Amplificadores Operacionais
Introdução
❑ A saída de qualquer um desses transdutores será um sinal analógico de baixa 
potência, e o transdutor não pode ser ligado diretamente à saída, no caso,
alto-falantes. 
❑ Os amplificadores servem justamente para aumentar a potência do sinal, 
amplificando a tensão, a corrente ou ambas 
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2.2 – Amplificadores Operacionais
Amplificador operacional - AmpOp
❑ Amplificador em malha aberta:
❑ Ganho do amplificador:
Tensão de saídaTensão de entrada
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AmpOp ideal
❑ Representação:
❑ Saída Vs:
Ganho diferencial
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2.2 – Amplificadores Operacionais
AmpOp ideal
❑ Impedância de entrada é infinita = reduzindo perdas do sinal de entrada.
❑ Impedância de saída é nula = permitindo que toda a saída chegue até a 
carga.
2.2 – Amplificadores Operacionais
AmpOp ideal
❑ Amplificador 741 – muito conhecido:
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2.2 – Amplificadores Operacionais
AmpOp ideal – Configuração inversora
❑ Para que um AmpOp seja útil no tratamento de sinais, é necessário limitar o 
seu ganho sem abrir mão de suas características fundamentais 
❑ O nome inversor é devido ao fato de que o sinal algébrico da tensão de saída 
é oposto ao da tensão de entrada.
Impedância de entrada
Impedância de saída
Tensão de entrada Terra
AmpOp ideal – Configuração não inversora
❑ O sinal algébrico da tensão de saída é igual ao da tensão de entrada
❑ O ganho do amplificador inversor nunca será menor que a unidade
2.2 – Amplificadores Operacionais
Impedância de entrada
Impedância de saída
Tensão de entradaTerra
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Aplicações AmpOp ideal – Seguidor/buffer de tensão
2.2 – Amplificadores Operacionais
Aplicações AmpOp ideal – Soma de sinais
❑ Somador não inversor: todos os resistores são iguais
2.2 – Amplificadores Operacionais
Tensões de entradaTerra
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Aplicações AmpOp ideal – Circuito diferenciador
❑ Capacitor é colocado na entrada
❑ Neste circuito, a saída é proporcional à taxa de variação do sinal de entrada
2.2 – Amplificadores Operacionais
A saída é uma derivada da entrada!
Aplicações AmpOp ideal – Circuito integrador
❑ Capacitor é colocado na saída
❑ Este circuito funciona como um atenuador do sinal de entrada para 
frequências mais altas, conhecido como filtro passa-baixas.
2.2 – Amplificadores Operacionais
A saída é uma integração da entrada!
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Amplificador diferencial
❑ Uma característica dos amplificadores inversor e não inversor é que o sinal 
de entrada é uma tensão com relação ao terra. 
❑ No entanto, em instrumentação, é comum que a tensão a ser amplificada 
seja uma tensão diferencial.
2.2 – Amplificadores Operacionais
Tensão de modo comum
Amplificador diferencial
❑ É o caso da saída de uma ponte de Wheatstone
2.2 – Amplificadores Operacionais
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Amplificador diferencial
❑ A saída do amplificador diferencial (assumindo que os ganhos em ambos os 
canais são iguais) é:
❑ Se fizermos , a saída do amplificador diferencial se torna 
uma tensão proporcional à diferença das tensões de entrada:
2.2 – Amplificadores Operacionais
Taxa de rejeição de modo comum (CMRR)
❑ Até o slide anterior, estávamos assumindo que os ganhos em ambos os 
canais de entrada eram iguais. Porém, na vida real, eles não são.
❑ Portanto, é necessário ter uma medida do desequilíbrio entre os ganhos de 
entradas de AmpOps
2.2 – Amplificadores Operacionais
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Taxa de rejeição de modo comum (CMRR)
❑ Este desequilíbrio é chamado de CMRR (common-mode rejection ratio), ou 
taxa de rejeição de modo comum:
2.2 – Amplificadores Operacionais
Ganho diferencial
Ganho de modo comum
Taxa de rejeição de modo comum (CMRR)
❑ Outra forma de representar CMRR, agora em decibéis:
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Taxa de rejeição de modo comum (CMRR)
❑ A saída de um AmpOp diferencial real, considerando o CMRR, se torna:
❑ Quanto maior CMRR, maior será o peso de Ad (ganho diferencial) na saída Vs
e menor será o peso de Ac (ganho de modo comum)
❑ E, portanto, mais próximo Amplificador ficará da situação ideal.
2.2 – Amplificadores Operacionais
Quanto maior Ad, maior CMRR
Quanto menor Ac, maior CMRR
Amplificador de instrumentação
❑ Veja que 2 AmpOps são conectados nas entradas de outro AmpOp:
2.2 – Amplificadores Operacionais
Equação da saída
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Amplificador de instrumentação
❑ Apresenta maior impedância de entrada
❑ Com um projeto adequado, o resistor RG se torna o resistor de controle de 
ganho do circuito 
❑ São utilizados extensivamente no condicionamento de pequenos sinais 
2.2 – Amplificadores Operacionais
EXERCÍCIOS
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EXERCÍCIOS
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EXERCÍCIOS
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EXERCÍCIOS
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EXERCÍCIOS
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EXERCÍCIOS
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