EE530 Eletrônica Básica I Amplificador operacional 741

EE530 Eletrônica Básica I
Prof. Fabiano Fruett
E - Características dos amplificadores
operacionais REAIS
• Circuito interno do op amp
• Capacitor de compensação
• Resposta em freqüência em malha aberta e fechada
• • Operacionais reais
•
•
•
- Ganho de tensão em malha aberta
- Tensão de offset de entrada
- Corrente de polarização de entrada
- Rejeição em modo comum
E
1
Amplificador operacional 741
E
2
Fonte: http://www.allaboutcircuits.com/vol_3/chpt_8/18.html
1
Diagrama de blocos de um amp op com
compensação interna (polo dominante)
E
3
Resposta em freqüência em malha aberta
de um amp op com compensação interna
ωb é a freqüência de corte
ωt é chamada de faixa de passagem de ganho unitário. Visto que ωt é o produto
do ganho cc (A0) pela faixa de passagem de 3dB (ωb), que é conhecido
também como produto ganho-faixa de passagem (GB).
E
4
Sedra/Smith Fig. 2.26
2
Como se comporta a resposta em freqüência
de um amplificador realimentado?
?
E
5
Análise para a configuração não inversora
supondo o ganho A finito
vo
1 + R2 /R1
=
vi 1 + (1 + R2 /R1 )/ A
E
Resultado obtido anteriormente
6
Ver slide B 19
3
Análise da resposta em freqüência para a
configuração não inversora
Função de Transferência do Passa-Baixa
Constante de Tempo Simples
A( s) =
A0
1 + s /ω b
Função de Transferência do Não Inversor
Com ganho A finito
Vo ( s )
=
Vi ( s )
1+
1+
s
ωt
vo
1 + R2 /R1
=
vi 1 + (1 + R2 /R1 )/ A
R2
R1
 R2 
1 + 
R1 

ω polo = ω3dB = ωcorte =
E
R1
ωt
R1 + R2
7
Sobreposição das curvas de A0 e AV
não-inversor
E
8
4
Análise da resposta em freqüência para a
configuração inversora
A( s) =
R2
Vo ( s )
R1
=
Vi ( s)
s  R 
1 + 1 + 2 
ωt 
R1 
A0
1 + s /ω b
Vo
− R2 / R1
=
Vi
1 + (1 + R2 / R1 ) / A
−
ω3dB =
R1
ωt
R1 + R2
E
9
Sobreposição das curvas de A0 e AV
inversor
E
10
5
Compare as respostas em freqüência e
tire suas conclusões
Não inversor
Inversor
E
11
Características do amp op real
• Ganho de tensão em malha aberta limitado:
– A0 => 105 a 106
• Freqüência de corte em malha aberta limitado:
– fb => 1 a 100Hz (veremos adiante que esta é uma condição para
estabilidade)
• Impedância de entrada finita
• Impedância de saída diferente de zero
• Saturação da saída em valores menores que V+ e V• Offset
• Taxa máxima de variação da tensão de saída (Slew-rate)
• Ganho em modo comum
• Deriva térmica
E
12
6
Saturação do sinal de saída
E
13
Sedra/Smith Fig. 1.13
Taxa máxima de variação da tensão de saída
(Slew-rate)
E
14
Sedra/Smith Fig. 2.30
7
Rejeição de modo comum
vIcm =
v+ + v−
2
vo = Avid + Acm vIcm
vId = v+ − v−
CMRR=20 log
E
A
Acm
Fonte:
15
Savant Fig. 10.16
Sedra 3 ed. p. 90
Qual configuração é mais afetada pelo
CMRR finito?
E
16
8
Modelamento do efeito do CMRR
E
17
Fonte: Sedra 3 ed.
Modelo modificado do op amp
Valores típicos para o amp op comercial
741 são:
Ri = 2MΩ
2Rcm = 400MΩ
Ro = 75 Ω
A = 105
E
Fonte:
18
Savant Fig. 10.7
Sedra 3 ed. p. 92
9
Modelo de circuito para o amp op com
tensão de offset de entrada
E
19
Análise do efeito da tensão VOS
na saída
E
20
10
Técnicas para redução do offset
Amp op com terminais adicionais
E
21
Quando o amp op não possuir estes
terminais, pode minimizar o offset fazendo
E
22
11
Acoplamento capacitivo
A tensão cc de saída será igual a VOS ao invés de
VOS(1 + R2/R1), como seria o caso se não existisse o
capacitor de acoplamento. Contudo o ganho de sinal do
amplificador será zero em cc.
E
23
Correntes de polarização de entrada
Esta corrente é maior para
amplificadores com
transistores bipolares do que
para amplificadores com
transistores MOS.
corrente de polarização de
entrada
IB =
I B1 + I B 2
2
corrente de offset de
entrada
I OS = I B1 − I B 2
E
24
12
Qual a tensão cc de saída do amplificador em malha fechada
devido às correntes de polarização de entrada?
E
25
Reduzindo o efeito da corrente de polarização
de entrada pela introdução de um resistor R3
E
26
13
Sugestão de estudo
• Sedra/Smith,
– Seções 2.7, 2.8 e 2.9 ; Exercícios 2.17 a 2.26
Problemas correspondentes
E
27
14