Antonio Pertence JR Eletrnica Analgica Amplificadores Operacionais e

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Referência Bibliográfica

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Amplificador Inversor

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Amplificador Inversor Ganho em Malha Fechada Impedância de Entrada Ponto a: Impedância de Saída

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Amplificador Não -Inversor

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Amplificador Não-Inversor

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Seguidor de Tensão (Buffer)

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Loading Effect Op Amp Isolador

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Seguidor de Tensão (Buffer)

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos • Procedimento Experimental Implemente o circuito abaixo em um protoboard. Meça a tensão VA utilizando um voltímetro analógico. Repita a medida anterior utilizando um circuito isolador entre o ponto A e o voltímetro analógico. • Seguidor de Tensão ou Buffer

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Amplificador Somador Inversor • Re – Resistor de Equalização • Nó a: • Se Se

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Amplificador Somador Não-Inversor • Nó a: • Se

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Uso em instrumentação: Amplificador Diferencial

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Amplificador Diferencial Básico Terra Virtual (2. 6) (2. 7) Substituindo (2. 7) em (2. 6): Va = Vb (terra virtual)

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Amplificador Diferencial Básico • Nó a: • Nó b: • Va = Vb (terra virtual)

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Amplificador Diferencial Básico Um importante parâmetro dos amplificadores diferenciais é a CMRR (Commom Mode Rejaction Ratio) ! CMRR

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Amplificador Diferencial Básico CMRR

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Amplificador de Instrumentação Resistência de entrada muito alta Resistência de saída menor que a dos amp ops comuns CMRR superior à 100 d. B Ganho de tensão em malha aberta muito superior ao dos amp ops comuns Tensão de offset muito baixa Drift térmico extremamente baixo LH 36 (National) Ri = 300 MΩ Ri = 0, 5Ω CMRR = 100 d. B Vi (offset) = 0, 5 m. V Drift relativamente alto = 10μV/o. C

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Application of Instrumentation Amplifier

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Application of Instrumentation Amplifier Temperature indicator The circuit of the instrumentation amplifier can be used as a temperature indicator if the transducer in the bridge circuit is a thermistor and the output meter is calibrated in degrees Celsius or Fahrenheit. The bridge can be balanced at a desired reference condition, for instance 25′C. As the temperature varies from its reference value, the resistance of thermistor changes and the bridge becomes unbalanced. This unbalanced bridge in turn produces the meter movement. The meter can be calibrated to read a desired temperature range by selecting an appropriate gain for the differential instrumentation amplifier. In figure the metal movement is dependent on the amount of imbalance in the bridge that is, the change ∆R in the value of thermistor resistance.

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Application of Instrumentation Amplifier Temperature controller A simple and inexpensive temperature control circuit may be constructed by using a thermistor in the bridge circuit and by replacing a meter with a relay in the circuit of instrumentation amplifier. The output of the differential instrumentation amplifier drives a relay that controls the current in the heat-generating circuit. A properly designed circuit should energize a relay when the temperature of thermistor drops below a desired value, causing the heat unit to turn on.

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Applications of Instrumentation Amplifier Light-intensity meter The circuit in the figure can be used as a light-intensity meter if a transducer is a photocell. The bridge can be balanced for darkness conditions. Therefore, when exposed to light. The bridge will be unbalanced and cause the meter to deflect. The meter can be calibrated in terms of lux to measure the change in light intensity. The light-intensity meter using an instrumentation bridge amplifier is more accurate and stable than single-input inverting or non-inverting configurations because the common-mode (noise) voltages are effectively rejected by the differential configuration.

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Amplificador de Instrumentação 3. 2 • O estágio seguinte é um amplificador diferencial : 3. 3 • Das equações (3. 1), (3. 2) e (3. 3) resulta se R 6 = R 2 : v 3. 1

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Amplificadores de Instrumentação Integrados INA 114

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Amplificadores de Instrumentação Integrados INA 118

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Amplificadores de Instrumentação Integrados INA 128 e INA 129

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos • Procedimento Experimental Determinação da CMRR de um amplificador diferencial básico No circuito abaixo, utilize um protoboard e implemente um amplificador diferencial básico com ganho de 20 d. B. Utilize o op amp 741 ou 351. Fazer ajuste de offset.

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos • Procedimento Experimental Determinação da CMRR de um amplificador de instrumentação integrado No circuito abaixo, utilize um protoboard e implemente um amplificador de instrumentação com ganho de 20 d. B com o op amp INA 114. Para obter o ganho calcule Rg e utilize um potênciometro.

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos • Procedimento Experimental Determinação da CMRR de um amplificador de instrumentação integrado No circuito abaixo, utilize um protoboard e implemente um amplificador de instrumentação com ganho de 20 d. B com o op amp INA 118. Para obter o ganho calcule Rg e utilize um potênciometro.

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Medida da CMRR

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Amplificador Diferencial Observa-se qualquer sinal comum às duas entradas não terá efeito na tensão de saída. O amplificador diferencial não pode ser descrito pela equação acima pois geralmente a saída depende não somente da sinal diferencial vd dos dois sinais mas também do nivel médio, denominado de modo comum (vc). EXEMPLO: Se um sinal é 50 μV e outro é - 50μV a saída não será exatamente a mesma se v 1 = 1050 μV e v 2 = 950 μV mesmo a diferença de 100μV ser a mesma nos dois casos.

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Amplificador Diferencial A saída (vo) é uma combinação linear das entradas v 1 e v 2. Substituindo v 1 e v 2 na equação de vo obtem-se:

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Se vc =0 Cálculo da CMRR Se vd =0 Ad - ganho diferencial Ac - ganho em modo comum

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Procedimento Experimental

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Amplificador Diferencial Básico Medida da CMRR Medida de Ad (ganho em modo diferencial) Para medir Ad utilize o circuito abaixo sendo |v 1 max |= |v 2 max| = 0, 5 V Inversor com ganho 1 amplificador diferencial básico

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Amplificador Diferencial Básico Medida da CMRR Medida de Ac (ganho em modo comum) Para medir Ac utilize o circuito abaixo sendo v 1 max = v 2 max = 1 V. Gerador de Função amplificador diferencial básico

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Amplificador de Instrumentação Medida da CMRR Medida de Ad (ganho em modo diferencial) Para medir Ad utilize o circuito abaixo sendo |v 2 max |= |v 2 max| = 0, 5 V • Inversor com ganho 1 amplificador de instrumentação

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos Amplificador de Instrumentação Medida da CMRR Medida de Ac (ganho em modo comum) Para medir Ac utilize o circuito abaixo sendo v 1 max = v 2 max = 1 V. Gerador de Função amplificador de instrumentação

Antonio Pertence JR – Eletrônica Analógica: Amplificadores Operacionais e Filtros Ativos

Medida da CMRR em Proboard a) Ajustar a tensão de offset fazendo ei=0 (aterrando ei). Os valores satisfatórios são: eoffset ≤ 10 m. V e voffset ≤ 10 m. V. A tensão de offset deve ser observada com um multímetro/voltímetro em escala DC sendo que eo e vo não devem exceder 10 m. V. - Usar os terminais 1 e 5 do Op Amp do amplificador inversor para ajuste de offset. Se não for suficiente usar os terminais 1 e 5 do Op Amp do amplificador diferencial. b) As tensões de alimentação V+ e V- devem ser IGUAIS (ou geram offset). c) O sinal ei não deve ter nível DC (no osciloscópio observar se o Gerador de Sinal está com desvio=0, isto é, sem nível DC). A resistência de saída do gerador altera o ganho R 0/R 1. Isto é compensado verificando com o osciloscópio se v 1 e v 2 tem mesma amplitude e defasagem de 180º. d) O módulo do ganho do amplificador inversor (Ro/R 1) não deve ser alto ! Se R 1=1 kΩ então Romax=10 kΩ. Sugestão: usar ganho 1 (R 0=1 kΩ e R 1=1 kΩ). e) Para comparar a CMRR de um amplificador diferencial básico com a CMRR de um amplificador de instrumentação usar o mesmo ganho.