Os Amplificadores Operacionais

Universidade Federal de Uberlândia[pic 1][pic 2]

FEELT – Faculdade de Engenharia Elétrica 

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EXPERIMENTAL DE ELETRÔNICA ANALÓGICA II

Relatório 1

Professor Gustavo Brito de Lima

Engenharia Elétrica

Antonio Augusto Ananias Oliveira                        11811EEL013

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20 de agosto de 2021, Uberlândia – MG

ANTONIO AUGUSTO ANANIAS OLIVEIRA

RELATÓRIO 1 - EXPERIMENTAL DE ELETRÔNICA ANALÓGICA II

Relatório técnico-científico apresentado ao curso de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Uberlândia, como requisito parcial de avaliação da disciplina de Eletrônica Analógica II.

Prof.: Gustavo Brito

Uberlândia-MG

2021

SUMÁRIO

1. AMPLIFICADOR DIFERENCIAL        4

    1.1. INTRODUÇÃO TEÓRICA        4

    1.2. CÁLCULOS        9

           1.2.1. ANÁLISE CC        9

           1.2.2. ANÁLISE CA        9

    1.3. SIMULAÇÃO        10

          1.3.1. ANÁLISE CC        10

          1.3.2.  ANÁLISE CA        11

    1.4. CONCLUSÃO        14

2. AMPLIFICADOR INVERSOR E RESPOSTA EM FREQUÊNCIA        16

    2.1. INTRODUÇÃO TEÓRICA        16

    2.2. CÁLCULOS        18

    2.3. SIMULAÇÃO        19

    2.4. CONCLUSÃO        23

3. AMPLIFICADOR NÃO INVERSOR E SLEW RATE        25

    3.1. INTRODUÇÃO TEÓRICA        25

    3.2. CÁLCULOS        26

    3.3. SIMULAÇÃO        28

    3.4. CONCLUSÃO        31

4. REFERÊNCIAS        31

1. AMPLIFICADOR DIFERENCIAL

1.  INTRODUÇÃO TEÓRICA

        Um amplificador é um dispositivo usado para, como o nome sugere, amplificar sinais de entrada. Quando aplicado uma tensão na entrada de um amplificador, este está configurado para aplicar um ganho a este sinal. Dessa forma o sinal de saída apresentará um ganho significativo em relação ao sinal de entrada.

        Um exemplo de amplificadores eletrônicos é o chamado amplificador operacional. Este é composto por duas entradas, sendo uma delas inversora e a outra não inversora. A característica principal desse elemento é possuir um ganho muito elevado, além de ser dividido em três estágios, cada qual com sua função.

        O primeiro estágio de um amplificador operacional é chamado de amplificador diferencial, objetivo de estudo deste relatório.

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Figura 1: Amplificador Diferencial

        Para compreender o funcionamento completo desse amplificador é importante estudar os diversos tipos de configuração das entradas e saídas. Começando pelas entradas, é possível alimentar uma das entradas ou as duas. Se uma entrada for alimentada será configurado como uma entrada inversora ou não-inversora, caso tenha sido alimentado a entrada V1, será uma entrada não-inversora. Já se a entrada V2 for alimentada se configurará como uma entrada inversora. Na Figura 2 e 3 representa os esquemas de ligação e o seu respectivo ganho.

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Figura 2: Amplificador Diferencial, Entrada Não-Inversora

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Figura 3: Amplificador Diferencial, Entrada Inversora

        Caso as duas entradas recebam sinais de alimentação, este amplificador se configura como entrada diferencial. Onde o sinal de saída resultará pela diferença entre as entradas com um ganho aplicado, como pode ser visto na Figura 4.

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Figura 4: Amplificador Diferencial, Entrada Diferencial

        Quanto a saída, a configuração pode ser feita de duas formas diferentes, de forma bem parecida com a entrada. No primeiro modo, chamado de diferencial, a saída será o ganho aplicado a diferença das entradas, como visto na Figura 5. No segundo modo, o modo simples, a saída é usada somente uma das saídas, como visto na Figura 6.

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Figura 5: Amplificador Diferencial, Saída Simples

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Figura 6: Amplificador Diferencial, Saída Diferencial

        Conhecido as configurações possíveis do amplificador diferencial, será analisado agora os estudos em CC e em CA separadamente. Estudando os efeitos do circuito separadamente se torna mais fácil a análise e o estudo. Começando pela análise em CC, o primeiro passo será aterrar as fontes de tensão alternadas, assim obtém-se o circuito equivalente da Figura 7.

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Figura 7: Amplificador Diferencial para Análise CC

        Com o circuito da Figura 7, ao rodar a malha entre base e emissor do transistor até -VEE, obtém-se a seguinte equação de malha:

                                                                                       (1)[pic 12]

        Considerando que IE = IC. Tem-se que:

                                                                                      (2)[pic 13]

        Considerando que V+ = V- e haja visto que os valores de todos componentes são iguais, então tem-se que:

                                (3)[pic 14]