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Amplificador operacional inversor


wilianpf

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Postado

Ola nobres colegas.

Gostaria de uma opinião das senhoras e dos senhores.

Tenho um sinal -0 a -500mV.

Necessito transforma-lo 0 a 500mv

È possivel usando apenas um amplificador operacional?

Uso fonte simétrica para alimentação -12 +12 TL081

Anexo arquivo

Postado
Com certeza sera mais complicado o amp op do que o transisto, com transistor mal vai precisar fazer uma continha de lei de ohm!

Caro mroberto98!

Apesar de eu ser adepto de circuitos transistorizados, neste caso, o circuito sugerido por você terá alguns problemas, que passarei a sitar:

1 – Não há realimentação negativa, portanto a sensibilidade do circuito (a tensão de saída) variará bastante com as variações de temperatura e da tensão de alimentação Vcc.

2 – O nível de tensão de saída variaria entre algumas dezenas de milivolts até Vcc.

3 – O circuito das fontes de entrada é um circuito teórico. Na prática seria necessário incluir a tensão cc como um divisor resistivo aplicado à base do transistor. O sinal AC teria que ser acoplado à base por meio de um capacitor de acoplamento entre a base e a fonte de sinal AC.

4 – O ganho do circuito poderá ficar situado em uma ampla faixa. Apesar do parâmetro hfe (para pequenos sinais) poder ser obtido do manual, este parâmetro dependerá da corrente de coletor, da temperatura da junção, da tensão entre emissor e coletor e de alguns outros parâmetros do transistor. Mesmo assim, você não poderá retirar o valor exato do manual. O fabricante fornece uma faixa e não um valor.

5 – A impedância de saída não é desprezível. Para que não cause alteração no ganho, seria necessário que a carga (impedância de entrada do circuito a que este seria conectado) fosse bem superior ao valor do resistor de coletor.

Um amplificador operacional é projetado para restringir, e em muito, as variações decorrentes do circuito proposto.

1 – Permitirá variações da tensão de saída, tanto positivas como negativas.

2 – Permitirá uma tensão de saída quiescente desprezível, quando a tensão do sinal de entrada for nula.

3 – Permitirá, com a realimentação negativa (dois resistores, ou três), que a tensão de saída seja praticamente imune às variações, das tensões de alimentação, da temperatura e dos parâmetros do próprio amplificador operacional.

4 – O ganho é bem determinado e é função apenas dos valores dos resistores. Como sabemos, os resistores possuem variações desprezíveis.

Observe meu tutorial. Lá é mostrado como fazer para obter ganhos positivos e negativos.

5 – A impedância de saída é desprezível, não sofrendo com valores de cargas baixos, desde que sejam satisfeitos os limites de corrente de saída do sinal.

[]’s

MOR

Postado

Concordo que com um op sera melhor do que um circuito simples com transistor... E eu vi o tutorial e émuito bom!!

mas quando se configura um transistor como classe A nao há variaçao por causa do ganho do transistor, isso dependera dos resistores, e o ganho do sinal também dependera dos resistor e n do transistor, a tensão media na saida quando n haver sinal, sera a media determinada! E nao variara! Se a fonte variar, também variara a media na saida mas sera desprezivel!!

E na impedancia, o op tem alta impedancia de entrada e baixa impedancia na saida, é bem melhor! Mas nada que com transistores possa resolver!!

Recomendei usar transistor n por ser melhor, e sim por motivo que o autor esta aprendendo eletronica!

um op ja tem um circuito completo dentro, por isso tem a realimentaçao, mas isso pode ser feito com transistor se esse for o problema "realimentaçao"!!

AFINAL, o que TEM DENTRO DE UM OP E TRANSISTORES!!!

Postado
Ola nobres colegas.

Gostaria de uma opinião das senharas e dos senhores.

Tenho um sinal -0 a -500mV.

Necessito transforma-lo 0 a 500mv

È possivel usando apenas um amplificador operacional?

Uso fonte simétrica para alimentação -12 +12 TL081

Anexo arquivo

Uma curiosidade, que tipo de sinal é este?

Proveniente de que fonte de sinal?

Onda quadrada?

Senoidal?

Triangular?

Postado
...

mas quando se configura um transistor como classe A nao há variaçao por causa do ganho do transistor, isso dependera dos resistores, e o ganho do sinal também dependera dos resistor e n do transistor, a tensão media na saida quando n haver sinal, sera a media determinada! E nao variara! Se a fonte variar, também variara a media na saida mas sera desprezivel!!

Infelizmente você está equivocado! Veja abaixo a dedução e o cálculo de um exemplo.

...

Recomendei usar transistor n por ser melhor, e sim por motivo que o autor esta aprendendo eletronica! Ok!

um op ja tem um circuito completo dentro, por isso tem a realimentaçao, mas isso pode ser feito com transistor se esse for o problema "realimentaçao"!!

AFINAL, o que TEM DENTRO DE UM OP E TRANSISTORES!!!

Sim! Apenas acrescentando que:

1 - Todos eles possuem variações com a temperatura tal que tendem a se cancelarem.

2 - A topologia interna otimiza a limitação dos parâmetros.

3 - É construído de modo a que seja necessário a inclusão de resistores tais que, seus parâmetros dependam quase que exclusivamente do valor dos resistores.

Segue a dedução da variação da corrente de coletor com a temperatura. Esta variação, multiplicada pelo resistor de coletor fornece a variação do ponto quiescente com a temperatura.

Observar que a variação da tensão com a temperatura possui um fator multiplicativo do beta, ou hfe do transistor, portanto vai depender sim dos parâmetros do transistor.

Segue também um exemplo quando a temperatura de junção variar apenas 25ºC. Se Rc for igual a 1k, a variação será de aprox. 0,2V. Se Rc for igual a 10K, a variação será de 2V!!!!

Os cálculos não levam em conta a variação da tensão de alimentação. Se considerarmos um regulador para 5V (7805) a tensão poderá ficar situada entre -5% e +5%. Isso alteraria a tensão de saída Vce quiescente.

O ganho do seu circuito, para pequenos sinais, vale hfe x Rc / hie, onde hfe é o ganho de corrente e hie é a impedância de entrada do transistor. Portanto, o ganho é fortemente dependente dos parâmetros do transistor. E eles variam com a corrente e com a temperatura.

A imagem ficou um pouco clara, mas com certeza dá para entender.

Ic_Temperatura_zps2195ecd4.jpg

Finalmente.

Aconselho ao Wilian a usar um operacional, desde que o produto ganho x banda passante fique menor que uns 100k.

MOR

Postado

Concordo no que disse!! Totalmente!

mas isso para o circuito que você passou! Eu disse em um transistor configurado em amplificador classe A! Onde a tensão de coletor n dependera do ganho do transistor!!

Esse circuito que vi na imagem, sim ele dependera do ganho!

o circuito que eu disse foi esse: http://s3.amazonaws.com/magoo/ABAAABTsEAA-0.jpg

O circuito esta completo, mas esse e o exemplo da polarizaçao do transistor! E nao dependera do ganho do transistor e sim dos resistores de emissor e coletor!

fazendo ele com uma polarizaçao automatica se tem uma impedancia alta!! Se for para sinal quadrado n importara o 1/2vcc! E assim pode ate usar a configuração que você disse (que dependera do ganho do transistor)

Se for senoide, ou outro sinal ai tem que ser um classe A!

Onde n dependera do ganho do transistor!!

Postado
Concordo no que disse!! Totalmente!

mas isso para o circuito que você passou! Eu disse em um transistor configurado em amplificador classe A! Onde a tensão de coletor n dependera do ganho do transistor!!

Esse circuito que vi na imagem, sim ele dependera do ganho!

o circuito que eu disse foi esse: http://s3.amazonaws.com/magoo/ABAAABTsEAA-0.jpg

O circuito esta completo, mas esse e o exemplo da polarizaçao do transistor! E nao dependera do ganho do transistor e sim dos resistores de emissor e coletor!

fazendo ele com uma polarizaçao automatica se tem uma impedancia alta!! Se for para sinal quadrado n importara o 1/2vcc! E assim pode ate usar a configuração que você disse (que dependera do ganho do transistor)

Se for senoide, ou outro sinal ai tem que ser um classe A!

Onde n dependera do ganho do transistor!!

Com este novo circuito.

O ganho (para pequenos sinais) será: G = VRL/Vin

Considerando que os capacitores tenham valores que sejam praticamente curto, para as frequências do sinal.

G = {[(RC//RL) * hfe] / (hie//R1//R2//RS)} * (R1//R2//hie) / [(R1//R2//hie) + Rs]

Observe que, ainda assim, o ganho dependerá dos parâmetros do transistor.

hie - Impedância (resistência) de entrada.

hfe - Ganho de corrente (ic / ib) para CA e em pequenos sinais.

Observe o seguinte detalhe.

Digamos que se deseja um ganho X.

Digamos que escolhamos uma corrente quiescente de valor Ic.

Com este valor (Ic), vamos no manual e verificamos que o fabricante informa que o hfe pode estar compreendido entre, digamos, 100 e 300 e o valor de hie entre 1k e 5k ohms.

Como iremos cravar o valor do ganho X, se não sabemos direito os valores de hie e de hfe?

Só montando e medindo.

Aí teremos que alterar o valor de RE e de RC e, talvez o de RL.

Após várias tentativas e erros, poderemos chegar ao valor correto do ganho.

Mas este valor não ficará fixo. Variará bem menos devido a inclusão do resistor RE, mas ainda assim seria melhor se fosse usado um amplificador operacional.

Outro detalhe é que, suponhamos que você chegou ao valor correto de ganho. Aí deseja repetir o projeto, montando diversos circuitos com os mesmos valores dos componentes. Apesar do transistor ter o mesmo código, os valores de hie e de hfe já não casariam. Aí o valor do ganho não estaria amarrado em X.

Para conseguir parâmetros mais amarrados, os pesquisadores foram criando circuitos melhores.... Aos poucos ficou estabelecido e aceito, que:

1 - O circuito teria que possuir alta impedância de entrada, para não influenciar (ou carregar) a fonte de sinal (RS).

2 - Teria que permitir ganho tanto positivo como negativo.

3 - Teria que possuir baixa impedância de saída, para ser relativamente imune a baixos valores de carga (o seu RL).

4 - O ganho deveria ser muito alto, para permitir que fossem usados resistores de realimentação. Com isso o ganho ficaria independente dos parâmetros do circuito. Apenas dependente dos valores dos resistores. E estes, já sabemos, que podem ser muito estáveis, bem mais que os parâmetros dependentes de junções PN.

Depois de muito pesquisarem, nasceu o circuito do amplificador operacional.

No início ocorria que poderia ocorrer alguma instabilidade com a frequência, obrigando se a incluir um capacitor em paralelo com o resistor de realimentação. Posteriormente passaram a incluir um pequeno capacitor, feito com junção PN, para que o ganho fosse caindo com a frequência. Isso resultou em um amplificador operacional com o produto ganho vezes banda passante de aproximadamente 1.000.000. Ex. Ganho 10 e banda passante de 100k, ou ganho 100 e banda passante de 10k.

Esse componente passou a ser incondicionalmente estável na faixa de frequências de operação.

Em tempo: A inclusão do resistor de emissor RE melhora a estabilidade da tensão no coletor.

MOR

Postado

Agradeço a todos por se empenharem para tal causa.

Mas poucos colegas entenderam pergunta.

Amplificar um sinal de 0 500 mV para meu pouco conhecimento eu até consigo.

Mas um sinal 0 a -500 mV negativos para 0 1V positivo não consegui com apenas um amplificador AOP.

Postado
Com este novo circuito.

O ganho (para pequenos sinais) será: G = VRL/Vin

Considerando que os capacitores tenham valores que sejam praticamente curto, para as frequências do sinal.

G = {[(RC//RL) * hfe] / (hie//R1//R2//RS)} * (R1//R2//hie) / [(R1//R2//hie) + Rs]

Observe que, ainda assim, o ganho dependerá dos parâmetros do transistor.

hie - Impedância (resistência) de entrada.

hfe - Ganho de corrente (ic / ib) para CA e em pequenos sinais.

Observe o seguinte detalhe.

Digamos que se deseja um ganho X.

Digamos que escolhamos uma corrente quiescente de valor Ic.

Com este valor (Ic), vamos no manual e verificamos que o fabricante informa que o hfe pode estar compreendido entre, digamos, 100 e 300 e o valor de hie entre 1k e 5k ohms.

Como iremos cravar o valor do ganho X, se não sabemos direito os valores de hie e de hfe?

Só montando e medindo.

Aí teremos que alterar o valor de RE e de RC e, talvez o de RL.

Após várias tentativas e erros, poderemos chegar ao valor correto do ganho.

Mas este valor não ficará fixo. Variará bem menos devido a inclusão do resistor RE, mas ainda assim seria melhor se fosse usado um amplificador operacional.

Outro detalhe é que, suponhamos que você chegou ao valor correto de ganho. Aí deseja repetir o projeto, montando diversos circuitos com os mesmos valores dos componentes. Apesar do transistor ter o mesmo código, os valores de hie e de hfe já não casariam. Aí o valor do ganho não estaria amarrado em X.

Para conseguir parâmetros mais amarrados, os pesquisadores foram criando circuitos melhores.... Aos poucos ficou estabelecido e aceito, que:

1 - O circuito teria que possuir alta impedância de entrada, para não influenciar (ou carregar) a fonte de sinal (RS).

2 - Teria que permitir ganho tanto positivo como negativo.

3 - Teria que possuir baixa impedância de saída, para ser relativamente imune a baixos valores de carga (o seu RL).

4 - O ganho deveria ser muito alto, para permitir que fossem usados resistores de realimentação. Com isso o ganho ficaria independente dos parâmetros do circuito. Apenas dependente dos valores dos resistores. E estes, já sabemos, que podem ser muito estáveis, bem mais que os parâmetros dependentes de junções PN.

Depois de muito pesquisarem, nasceu o circuito do amplificador operacional.

No início ocorria que poderia ocorrer alguma instabilidade com a frequência, obrigando se a incluir um capacitor em paralelo com o resistor de realimentação. Posteriormente passaram a incluir um pequeno capacitor, feito com junção PN, para que o ganho fosse caindo com a frequência. Isso resultou em um amplificador operacional com o produto ganho vezes banda passante de aproximadamente 1.000.000. Ex. Ganho 10 e banda passante de 100k, ou ganho 100 e banda passante de 10k.

Esse componente passou a ser incondicionalmente estável na faixa de frequências de operação.

Em tempo: A inclusão do resistor de emissor RE melhora a estabilidade da tensão no coletor.

MOR

Nao discordo com você em relaçao ao amp op.

Mas vou dar um exemplo: o autor quer inverter um sinal sem ganho nenhum em tensão! Apenas inverter!! Ele nao disse qual a impedancia min, mas no exemplo vou usar 100K!

Usando um bc549, que tem um ganho de 100 a 800!

Dois resistores na base como divisor de tensão, onde o de baixo e 100K, e o de cima de 100K, fonte de 12V.

resistor de emissor de 10k e o de coletor 10k.

Pronto, no coletor tera 6,6V sem sinal, com o sinal tera uma variaçao de 0,5V (pois n havera ganho, apenas a inversao!) quando o sinal estiver em 0v no coletor tera 6,6v. Quando o sinal for para -0,5v tera 7,1V no coletor!! Depois acoplando isso com o capacitor tera uma variaçao de 0v a +0,5V!!

Independente do ganho do transistor ser o min 100 ou 800, tera 6,6V no coletor quando sem sinal, e a mesma corrente em qualquer faixa de ganho..

A impedancia ainda continua min de 100K, também n sera menos que isso mesmo alterando o ganho do transistor...

um amp op, com realimentaçao, nao acho que seja nescessario para o que o autor quer, se o problema for mais corrente na saida, pode por mais estagio!

Postado

Ele quer inverter e amplificar com ganho 2, pelo que eu entendi (0 a -500mV para 0 a +1V)

Eu faria com AmpOp e boa. Inversor como ganho -2. Conforme a figura.

Att,

post-254226-13884965820355_thumb.jpg

Postado
Agradeço a todos por se empenharem para tal causa.

Mas poucos colegas entenderam pergunta.

Amplificar um sinal de 0 500 mV para meu pouco conhecimento eu até consigo.

Mas um sinal 0 a -500 mV negativos para 0 1V positivo não consegui com apenas um amplificador AOP.

O circuito é o mesmo que indiquei antes com apenas um opamp.

, apenas R2/R1=2.Post #2.

Vout= - Vi x R2/R1

Se indicar a dúvida pode dar-se uma resposta mais correcta.

Ou coloque o circuito que está a fazer.

Já agora.

Esse sinal é o de que tipo ?

Componente contínua , onda sinusidal , quadrada?

Postado
Agradeço a todos por se empenharem para tal causa.

Mas poucos colegas entenderam pergunta.

Amplificar um sinal de 0 500 mV para meu pouco conhecimento eu até consigo.

Mas um sinal 0 a -500 mV negativos para 0 1V positivo não consegui com apenas um amplificador AOP.

Basta você utilizar um operacional com ganho menos dois.

Vide meu tutorial apresentado anteriormente.

Mais precisamente no manuscrito de 09/12/11.

Tem até um exemplo que fiz com ganho de -40.

Entendi sim sua pergunta e apresentei, não apenas a equação e o circuito, como também a dedução dela.

O Fervolt também mastigou um pouco mais ela. Colocou o circuito completo.

Para poder ajustar o ganho para o valor exato, substitua o resistor de 20k por um de 18k em série com um trimpot de 5K. O bom seria substituir o resistor de 20k por a combinação em série de 10k + 8k2 + 1k + trimpot de 2K. Assim a sensibilidade do trimpot fica bem reduzida.

O melhor de tudo seria colocar um operacional com ganho +2 (Rf = Ri e entrada pelo positivo). Com isso a impedância da sua fonte de sinal não influencia no ganho. Depois coloque outro operacional com ganho -1 (Rf = Ri e entrada pelo negativo, em série com Ri). Para ajustar substitua Rf por um valor um pouco inferior a Ri e inclua um trimpot com o dobro do valor necessário. Ex. Ri = 10k, Rf = 8k2 + 1k + trimpot com 2k.

O que você não entendeu?

MOR

Postado

No começo disse que queria apenas inverter, sem ganho, o circuito do transistor que calulei foi para ganho de 1. Mas para ganho de 2:

Muito simples, troque o resistor de cima do divisor de tensão de 100k para um de 220k mantendo o de baixxo em 100k, o de emissor continua o mesmo, e o de coletor troque por um de 20k, ou dois de 10k em serie ja que nao um resistor de 20k e difícil de se achar, ou por um de 22k!

E o circuito mais simples qie conheço para o que voce quer! Esse e um exemplo, fale qual a impedancia desse sinal, da onde vem esse sinal, qual a impedancia de saida que quer?

Com amp op ou desse modo vai ter o que quer, porém nao acho nescessario o uso de um ci pra isso!

Cuidado voce que esta aprendendo: cada vez mais os circuitos transistorizado estão sendo substituido por ci! É ci para amplificador, para controle motores ou seja la o que existir, é ci para tudo! E as pessoas usam ci, por ser mais fácil, ja vem pronto, e acaba por destruir o conceito da eletronica... Talvez seja essa a razão pela qual vejo tantos problemas na area tecnica no Brasil..

então ta ai o conselho pra voce que esta aprendendo!

Postado
Ele quer inverter e amplificar com ganho 2, pelo que eu entendi (0 a -500mV para 0 a +1V)

Eu faria com AmpOp e boa. Inversor como ganho -2. Conforme a figura.

Att,

Isso mesmo caro colega Fervolt

Mas parece que na pratica não funciona.

Coloquei R3 1K R2 5K

Reposndendo a pergunta no nobre colega Bastassim:A tensão em mV é extraida de um resistor.tensão normal de uma fonte simples onda completa.

  • mês depois...

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