Amplificadores Operacionais: mudanças entre as edições
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'''Amplificadores Operacionais''' (ou '''AmpOp''') são circuitos integrados que permitem implementar '''amplificadores de sinal''' e outros circuitos eletrônicos de precisão. | '''Amplificadores Operacionais''' (ou '''AmpOp''') são '''circuitos integrados analógicos''' que permitem implementar '''amplificadores de sinal''', '''filtros''', '''integradores''', '''comparadores''' e outros circuitos eletrônicos de precisão. | ||
;Terminais e simbologia: Os '''Amplificadores Operacionais''' possuem cinco terminais principais: | ;Terminais e simbologia: Os '''Amplificadores Operacionais''' são circuitos ativos e possuem cinco terminais principais: | ||
*alimentação positiva (V+) | *alimentação positiva ('''V+''') | ||
*alimentação negativa (V-) | *alimentação negativa ('''V-''') | ||
*entrada não inversora ('''v<sub>p</sub''' | *entrada não inversora ('''v<sub>p</sub>''') | ||
*entrada inversora ('''v<sub>n</sub>''') | *entrada inversora ('''v<sub>n</sub>''') | ||
*saída ('''v<sub>out</sub>''') | *saída ('''v<sub>out</sub>''') | ||
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;Características de um amplificador operacional ideal: | ;Características de um amplificador operacional ideal: | ||
*impedância de entrada infinita | *impedância de entrada infinita; | ||
*impedância de saída nula | *impedância de saída nula; | ||
*ganho infinito | *ganho infinito; | ||
*não existe corrente nas entradas | *não existe corrente nas entradas; | ||
*diferença de tensão nula entre as entradas | *diferença de tensão nula entre as entradas. | ||
;Relações fundamentais para análise de circuitos com AmpOp: | ;Relações fundamentais para análise de circuitos com AmpOp: | ||
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'''i<sub>p</sub> = i<sub>n</sub> = 0''' | '''i<sub>p</sub> = i<sub>n</sub> = 0''' | ||
==Amplificador Inversor== | |||
O '''amplificador inversor''' tem polaridade do sinal da tensão de saída oposto ao sinal de entrada, ou seja, para um sinal senoidal a saída é '''defasada em 180 graus''' em relação a entrada. | |||
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;Análise do circuito: Como as '''tensões''' nos terminais '''inversor''' e '''não inversor''' são '''iguais''' e as '''correntes''' em cada um destes terminais são '''nulas''', temos no '''terminal inversor''' um '''terra virtual''', uma vez que o '''terminal não inversor''' está '''aterrado'''. | |||
Assim, utilizando a '''Lei de Ohm''', a corrente sobre R<sub>1</sub> será | |||
i<sub>1</sub> = v<sub>in</sub> / R<sub>1</sub> | |||
e a corrente sobre R<sub>2</sub> será | |||
i<sub>2</sub> = - v<sub>out</sub> / R<sub>2</sub> | |||
Como não há correntes entrando no AmpOp, pela '''Lei de Kirchhoff dos Nós''', temos | |||
i<sub>1</sub> = i<sub>2</sub> | |||
v<sub>in</sub> / R<sub>1</sub> = - v<sub>out</sub> / R<sub>2</sub> | |||
O '''ganho do amplificador''' é dado pela razão entre a saída e a entrada, expresso por: | |||
G = v<sub>out</sub> / v<sub>in</sub> | |||
logo | |||
'''G = - R<sub>2</sub> / R<sub>1</sub>''' | |||
==Amplificador Não Inversor== | |||
O '''amplificador não inversor''' tem polaridade do sinal da tensão de saída igual ao sinal de entrada, ou seja, para um '''sinal senoidal''' a saída está em '''fase''' em relação a entrada. | |||
[[Arquivo:AmplificadorNaoInversor.png]] | |||
;Análise do circuito: As tensões nos terminais inversor e não inversor são iguais e as correntes em cada um destes terminais são nulas. | |||
Assim, usando a '''Lei de Ohm''', a corrente sobre R<sub>1</sub> será | |||
i<sub>1</sub> = - v<sub>in</sub>/R<sub>1</sub> | |||
e a corrente sobre R<sub>2</sub> será | |||
i<sub>2</sub> = (v<sub>in</sub> - v<sub>out</sub>)/R<sub>2</sub> | |||
Como não há corrente entrando no AmpOp, pela '''Lei de Kirchhoff dos Nós''', temos | |||
i<sub>1</sub> = i<sub>2</sub> | |||
- v<sub>in</sub>/R<sub>1</sub> = (v<sub>in</sub> - v<sub>out</sub>)/R<sub>2</sub> | |||
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- v<sub>in</sub>/R<sub>1</sub> = v<sub>in</sub>/R<sub>2</sub> - v<sub>out</sub>/R<sub>2</sub> | |||
v<sub>in</sub> (1/R<sub>1</sub> + 1/R<sub>2</sub>) = v<sub>out</sub>/R<sub>2</sub> | |||
O '''ganho do amplificador''' é dado por | |||
G = v<sub>out</sub> / v<sub>in</sub> | |||
logo | |||
G = (1/R<sub>1</sub> + 1/R<sub>2</sub>) / R<sub>2</sub> | |||
'''G = 1 + R<sub>2</sub>/R<sub>1</sub>''' | |||
==Seguidor de Tensão== | |||
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Um '''seguidor de tensão''' (também chamado '''''buffer''''') é um circuito com amplificador operacional que possui um ganho de tensão de 1. | |||
Um circuito com amplificador operacional é um circuito com uma '''impedância de entrada''' muito alta. Esta alta impedância de entrada é a razão pela qual os seguidores de tensão são usados. | |||
==Amplificador Somador Inversor== | |||
O '''amplificador somador inversor''' realiza a soma e amplificação de diferentes entradas. | |||
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A saída do amplificador somador é | |||
'''v<sub>out</sub> = - (R<sub>f</sub>/R<sub>1</sub> v<sub>1</sub> + R<sub>f</sub>/R<sub>2</sub> v<sub>2</sub> + R<sub>f</sub>/R<sub>3</sub> v<sub>3</sub>)''' | |||
:Se todos os resistores forem iguais a saída será a soma das entradas. | |||
==Laboratório== | |||
;[[Laboratorio: Amplificadores Operacionais]]: | |||
==Referências== | ==Referências== | ||
Edição atual tal como às 14h19min de 25 de maio de 2022
Amplificadores Operacionais
Amplificadores Operacionais (ou AmpOp) são circuitos integrados analógicos que permitem implementar amplificadores de sinal, filtros, integradores, comparadores e outros circuitos eletrônicos de precisão.
- Terminais e simbologia
- Os Amplificadores Operacionais são circuitos ativos e possuem cinco terminais principais:
- alimentação positiva (V+)
- alimentação negativa (V-)
- entrada não inversora (vp)
- entrada inversora (vn)
- saída (vout)
- Características de um amplificador operacional ideal
- impedância de entrada infinita;
- impedância de saída nula;
- ganho infinito;
- não existe corrente nas entradas;
- diferença de tensão nula entre as entradas.
- Relações fundamentais para análise de circuitos com AmpOp
vp = vn ip = in = 0
Amplificador Inversor
O amplificador inversor tem polaridade do sinal da tensão de saída oposto ao sinal de entrada, ou seja, para um sinal senoidal a saída é defasada em 180 graus em relação a entrada.
- Análise do circuito
- Como as tensões nos terminais inversor e não inversor são iguais e as correntes em cada um destes terminais são nulas, temos no terminal inversor um terra virtual, uma vez que o terminal não inversor está aterrado.
Assim, utilizando a Lei de Ohm, a corrente sobre R1 será
i1 = vin / R1
e a corrente sobre R2 será
i2 = - vout / R2
Como não há correntes entrando no AmpOp, pela Lei de Kirchhoff dos Nós, temos
i1 = i2
vin / R1 = - vout / R2
O ganho do amplificador é dado pela razão entre a saída e a entrada, expresso por:
G = vout / vin
logo
G = - R2 / R1
Amplificador Não Inversor
O amplificador não inversor tem polaridade do sinal da tensão de saída igual ao sinal de entrada, ou seja, para um sinal senoidal a saída está em fase em relação a entrada.
- Análise do circuito
- As tensões nos terminais inversor e não inversor são iguais e as correntes em cada um destes terminais são nulas.
Assim, usando a Lei de Ohm, a corrente sobre R1 será
i1 = - vin/R1
e a corrente sobre R2 será
i2 = (vin - vout)/R2
Como não há corrente entrando no AmpOp, pela Lei de Kirchhoff dos Nós, temos
i1 = i2
- vin/R1 = (vin - vout)/R2
ou
- vin/R1 = vin/R2 - vout/R2
vin (1/R1 + 1/R2) = vout/R2
O ganho do amplificador é dado por
G = vout / vin
logo
G = (1/R1 + 1/R2) / R2
G = 1 + R2/R1
Seguidor de Tensão
Um seguidor de tensão (também chamado buffer) é um circuito com amplificador operacional que possui um ganho de tensão de 1.
Um circuito com amplificador operacional é um circuito com uma impedância de entrada muito alta. Esta alta impedância de entrada é a razão pela qual os seguidores de tensão são usados.
Amplificador Somador Inversor
O amplificador somador inversor realiza a soma e amplificação de diferentes entradas.
A saída do amplificador somador é
vout = - (Rf/R1 v1 + Rf/R2 v2 + Rf/R3 v3)
- Se todos os resistores forem iguais a saída será a soma das entradas.
Laboratório
Referências
Evandro.cantu (discussão) 18h12min de 14 de julho de 2020 (-03)
