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Amplificador Operacional
Aula 05: Amplificador Diferencial
Referencia
UTILIZANDO ELETRÔNICA COM AO, SCR, TRIAC,SCR,555 Albuquerque e Seabra
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.
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 diferencial com entradas bufferizadas (com buffers)
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
Arquivo Multisim on Line
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, (Multisim 14) 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
Arquivo Multisim on Line
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 | -2 | 2 | -2 |
| V2(V) | 2 | -2 | -2 | 2 |
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, (Multisim 14) 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
Arquivo Multisim On Line
Tabela 2 - Amplificador com entradas Buferizadas - Valores calculados e medidos
| 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,