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EEL 7303 – Circuitos Eletrônicos AnalógicosJader A. De Lima UFSC, 2015
Amplificador Operacional
Prof. Jader A. De Lima
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Características ideais:• A → ∞• GBW → ∞• Rin → ∞• Rout = 0• Vos = 0; Ios = 0;• CMRR → ∞
Amplificador Operacional
12o VVAV
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• Seguidor de Tensão (buffer)
curto virtual
V 0
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• Amplificador Inversor
2Lo iii
• corrente a ser fornecida pelo opamp;
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• Somador Inversor
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• Amplificador Não-Inversor
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21o
21o
4V6VV
V5K
2KV
5K
3K
1K
9K1V
• Somador Não-Inversor
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• Amplificador Diferencial
12Vout V-VAV
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• curto virtual à entrada do opamp
42
42b
ba
RR
RVV
VV
• caso a) V2 = 0 1
31aoutR
RV_V
• caso b) V1 = 0
1
31
42
42bout
R
RR
RR
RV_V
Se R1 = R2 e R3 = R4 121
3out V-V
R
RV
1
31
42
42
1
31out
boutaoutout
R
RR
RR
RV
R
RVV
_V_VV
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• limitação: impedância de entrada finita
Amplificador de Ponte
rin1
(R2+ R4)
rin2
(R1+ R3)
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• Amplificador de Instrumentação
3
4
1
212out
R
R
R
2R1VVV
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• Integrador
inin
out VCRj
1V
(t)dtVR
1dt
R
(t)V1(t)V-
t
0
inin
t
0 in
inout
CC
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• Integrador
inin
out VCRj
1V
(t)dtVR
1dt
R
(t)V1(t)V-
t
0
inin
t
0 in
inout
CC
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• Integrador com perdas (filtro passa-baixas)
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• Diferenciador com perdas
• Rin limita o ganho em médias frequências a Rf/Rin; melhor rejeição a ruído
filtro passa-altas
• Cf introduz um polo 1/(CfRf), limitando a banda passante do circuito
filtro passa-faixas
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• Diferenciador
CRjV
Vin
in
out
t
VCRV-
infout
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Amplificadores Não-Lineares
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• Amplificador LOG
SO
CTBE
TBE/SO
TBE/SOC
outBE
I
IlnVV
VVeI1VVeII
VV
1SO
inTout
1
inC
I
VlnVV
VI
R
R
• comumente utilizados na compressão de sinais
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http://www.usultratek.com/products/logamp3.htm
• Amplificador LOG
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Tin/1SO1o
TBE/SOC
VV-eRIV
VVeII
RIC• para Vin < 0
• Amplificador ANTI-LOG
• comumente utilizados na expansão de sinais
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Rin
VVinIin
Xcs
VIcs
Xcn
VoutVIcn
R1
R21V
R1
R21VVout
Zin
Dupla Realimentação (positiva + negativa)
?Iin
VinZin
Ics
IcnIin
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Xcn
VoutV
Xcs
V
Rin
VVinIin
R1
R21V
R1
R21VVout
Xcn
1
R1
R2
Xcs
1V
XcnR1R2
V
Xcs
V
XcnR1R2
1VV
Xcs
VIin
IinRinVinV
Xcn
1
R1
R2
Xcs
1
IinRinVin
Iin
Xcn1
R1R2
Xcs1
1Rin
Iin
VinCapacitância negativa!!
Compensação da capacitância Cs à entrada para otimização da resposta transiente;NIC: Negative-Input Capacitance
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Diagrama simplificado de memória SRAM
Aplicações circuitos de capacitância negativa (NIC)
Ponta de prova ativa (largura de banda 1-2GHz, Rin = 1M, Cin = 1pF)
Ex: ponta passiva: BW = 200Mhz, Cin = 25pF
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Análise da estabilidade utilizando diagramas de Bode
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• resposta ao degrau otimizada: • aquela em que o valor final é alcançado rapidamente;• margem de fase (M) ao menos 45º ;
Resposta ao degrau em função da Margem de Fase
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em projeto, procura-se obter M 60º
OPTIMAL
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Resposta em frequência do opamp não compensado
• cada estágio de ganho contribui com um polo em baixa frequência
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(GX, gain cross over frequency)
• Compensação em Frequência
margem de fase positivamargem de fase negativa
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• Compensação em Frequência
Teorema de Miller
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• Compensação em Frequência
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PM = 0
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• Topologia típica do opamp a BJT
Capacitor Miller
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zero RHP
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• 741
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• Influência do zero RHP
C
m
C
gz
M < 0
• efeito do zero RHP mais pronunciadono caso de opamp a MOSFET;
• gm menor relação ao BJT
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CZm
CR-g1
1z
• para Rz > 1/gm, o zero move-se para o LHP
M pode ser aumentada
• Inserção de RZ para cancelar efeito do zero RHP
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• Limitação Slew-Rate
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SR
C
2I
t
Vc
2II
1
MAX
1C_MAX
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REFERÊNCIAS:
• Microelectronic Circuits, A. Sedra and K. Smith, Oxford university Press, 5th Edition, 2003
• Analysis and Design of Analog Circuits, Gray, Hurst, Lewis and Meyer, 5th Edition, 2009
• Fundamentals of Microelectronics, B. Razavi, John Wiley and Sons, 2006
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