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Amplificadores operacionais – limitações
Seja Vcc=5 V, RG=RF=100 k, RL= 10 k
Observa-se que amplificadores operacionais de gerações mais antigas possuem um desempenho muito mais limitado que, por exemplo, o TLV2472 – geração mais moderna, o qual é denominado “rail to rail”. Esses amplificadores conseguem apresentar relação linear (comportamento próximo do ideal) mesmo próximo dos limites das tensões de alimentação do OPAMP.
Alimentação simples
Com projeto adequado é possível implementar um amplificador alimentado com uma bateria simples: 4 casos são possíveis:
Alimentação simples
Com projeto adequado é possível implementar um amplificador alimentado com uma bateria simples: 4 casos são possíveis:
OPAMP não ideal – compensação interna
Compensação interna é desejável porque torna a utilização do componente fácil e dispensa elementos externos.
A desvantagem é que a largura de banda é limitada por essa compensação.
Cada componente terá uma resposta diferente, a qual é fornecida pelo fabricante
Amplificadores com realimentação de
corrente
Possui uma largura de banda maior e um slew rate mais rápido que os amplificadores com realimentação de tensão.
Geralmente amplificadores com realimentação em tensão são utilizados em aplicações em geral e para pequenos sinais, onde é necessário precisão. Os amplificadores com realimentação em corrente são geralmente restritos à aplicações em altas frequências.
Z(I) denota a transimpedância, a qual possui a mesma função que o ganho de tensão em um VFA.
Fonte de Corrente de Howland
O op-amp tenta manter as tensões em ambos os terminais iguais, assim o V– = V+. V1 é a tensão em R1, e I1 a corrente em R1. Então V2 = V4. Como I1 = I2 e R1 = R2, R3 = R4, V1 = V2 = V4.
V– = V+ = V1 - 5V
I3 = V+/R3 = (V1 - 5V)/R3
I4 = I3 + Iload
I4 = V4/R4 = V1/R3
V1/R3 = (V1 - 5V)/R3 + Iload
Iload = 5V / R3 = 1.67 mA
Amplificadores choppers
Baixo drift (0.002μV/°C ) e baixo offset (bipolares dez. de V – chopers 0.x V)
Quando as chaves estão na posição Z, os capacitores C2 e C3 estão carregados com a tensão de offset de entrada e saída. Quando as chaves estão na posição S está na posição de sample (e as tensões de offset se anulam).
A frequência de chaveamento é de algumas centenas de Hz a alguns kHz
A f de entrada deve ser muito menor que a f do chopper.
R1 e C1 funcionam como filtro anti-aliasing
Amplificadores choppers
A estrutura de chopper utilizada mais frequentemente em OPAMPs é mostrada na figura abaixo, denominado de chopper estabilizado.
Não é tão limitado em frequência como a estrutura anterior por não apresentar o filtro RC na entrada.
Amplificador Lock in
Basicamente o amplificador lock in detecta pequenos sinais pelo método da demodulação síncrona. Sinais que não estão sincronizados com a referência são descartados.
O lock in pode ser dividido em 4 partes principais: um sinal, um sinal de referência, um misturador (principal – detector síncrono) e um amplificador com filtro passa baixas
Amplificador Lock in
O misturador ou detector síncrono é o coração do lock in.
O sinal de referência geralmente é uma onda quadrada.
Se o sinal de entrada e referência não estiverem em fase a saída do filtro (média DC) é zero (caso do ruído).
Observe que o detector síncrono é um detector de fase!!!!
Amplificador Lock in
Representação em blocos do sistema e novamente o resultado da modulação síncrona
Sinal e referência em quadratura produzem uma saída nula
Amplificador Lock in
Representação em blocos do sistema e novamente o resultado da modulação síncrona
Lockin - aplicações
Em sistemas nos quais é possível fazer uma excitação externa:
Circuitos em ponte
LVDT
Medição de resistência ou impedância (sistemas de medição de parâmetros eletroquímicos)