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Amplificador Operacional
Aula 05: Amplificador Diferencial
Referencia
UTILIZANDO ELETRÔNICA COM AO, SCR, TRIAC,SCR,555  Albuquerque e Seabra


1. Amplificador diferencial  
   Ë  um  circuito derivado  do inversor  e do não inversor, a  figura 1 mostra o circuito básico.

Figura 1 -  Amplificador diferencial



1.1 Características
   A expressão da saída  é dada por:  



obs:  se V1 = V2, modo comum, a saída será nula,  VS = 0.

O Ganho diferencial   (Ad) é dado, por:




Se R2 = R1 = R então  a expressão da saída será  dada por:




isto é  a saída  é igual à  diferença das duas  tensões  de entrada e portanto se V1 = V2 (modo comum) a saída será nula.  
Obs:  A dedução das expressões acima pode ser feita pelo teorema  da superposição de efeitos.
Primeiro considere a entrada  V2 aterrada ( V2=0). Determine  a expressão da saída em função  de V1. Chame de Vs1. Em seguida considere V1=0, e determine a expressão   da saída em  função de V2. Chame  de Vs2. Para  obter a expressão  da saída em função de V1  e V2 basta somar Vs1 com Vs2. Tente fazer.


1.2.  Amplificador deiferencial com ntradas bufferizadas
    Um grande inconveniente do amplificador diferencial da figura 1 é a resistência de entrada que é relativamente baixa e a necessidade de casar (tornar iguais) as duas resistências R1 e as duas resistencia R2. A solução para a o primeiro problema é colocar dois buffers em cada uma das entradas, figura 2.

Figura 2 - Amplificador diferencial com entradas bufferizadas


Como a tensão no ponto A é igual a V1 e a tensão no ponto B é igual a V2, então a tensão de saida, Vs é dada pela expressão:

portanto a mesma expressão do circuito da Figura 1.
 
Uma aplicação para o circuito da figura 2 é obter a informação de um sensor em uma ponte de Wheatstone sem que a ponte influencia o valor do ganho. Os dois buffers isolam o amplificador da ponte, desta forma as tensões podem ser calculadas como em um divisor de tensão em aberto.


 
Figura 3 -  Amplificador diferencial com entradas bufferizadas - exemplo


 
Na Figura 3 a tensão de entrada V1 vale:


 
A tensão de entrada V2 vale:



 
Como o ganho do amplificador diferencial vale 50 o valor da tensão na saída será igual a:

 
VS=50.(V2 – V1) = 50.(6,146 – 6)= 7,3 V

 
Essa resistência (Rt) pode ser um sensor de temperatura cuja resistência varia com a temperatura. A cada valor de temperatura esta associado um valor de resistência e, portanto uma tensão. Um voltímetro analógico na saída pode ser calibrado para medir temperatura.

 
O problema de ter-se resistências iguais é resolvido com resistências de precisão (<0,1%) e a questão de variar o ganho com uma única resistência variável é através de um circuito chamado amplificador operacional de instrumentação. É um CI dedicado usado especificamente para essa finalidade.



2.  Experiência:  Amplificador  diferencial  
2.1 Abra  o arquivo  expAO_18  Amplificador Diferencial,   identifique o circuito da figura 4. Para  cada valor das entradas (V1 e V2) da Tabela 1, calcule  o valor da  saída (Vs) e anote o valor na tabela 1.

Figura 4 - Amplificador Diferencial - entradas  CC

2.2. Inicie a  simulação e para cada uma das entradas da tabela 1 (selecione no circuito atraves das chaves A e B) meça a  tensão na saida, indique os valores na tabela 1.
Tabela 1: Amplificador diferencial  - valores medidos e calculados
V1(V)
2-22-2
V2(V)
2-2-22
Vs(V)    Calculado




Vs(V)    Medido


2.2 Conclusões:

3.  Experiência: Amplificador  diferencial   com entradas bufferizadas
3.1 Abra  o arquivo  ExpAO_19  Amplificador Diferencial com entradas bufferizadas,   identifique o circuito da figura 5. Indique na tabela 2 os valores calculados e medidos da tensão de saida para os valores de Rt da tabela.
3.2. Qual o limite maximo que pode ter Rt, admitindo que Vsat=12 V? Verifique experimentalmente isso considerando um valor acima deste.


Figura 5 - Amplificador Diferencial com entradas Bufferizadas para experiencia 12


Valores Calculados
Valores  Medidos por Simulação
Rt  (ohms)Vs(V)
Rt  (ohms)
Vs(V)
1000

1000
1020
1020
1040
1040
3.3. Escreva as suas conclusões.
Qualquer duvida consulte o livro  Utilizando Eletronica com AO - Ed Erica - Albuquerque, R.O; Seabra, A.C,
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